球状体吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着ヘッド製造方法
【課題】搭載対象体の近傍に突起物が存在する場合においても、搭載対象体に球状体を確実に搭載させる。
【解決手段】開口部21cが形成された本体部21と、開口部21cにはめ込まれた板状の多孔質体22と、球状体を整列させる挿通孔51が形成されて開口部21cおよび多孔質体22の外面41を覆った状態で本体部21の下面21a側に配設された整列シート25とを備え、多孔質体22を介して行われる吸気によって挿通孔51の形成部位に球状体を吸着可能に構成され、本体部21の内側から外側に向けて多孔質体22を押圧する押圧ねじ26を備え、整列シート25は、下面21aにおける開口部21cの縁部に固定され、多孔質体22は、外面41が下面21aよりも外側に位置するように押圧ねじ26の押圧力によって外側に突出させられている。
【解決手段】開口部21cが形成された本体部21と、開口部21cにはめ込まれた板状の多孔質体22と、球状体を整列させる挿通孔51が形成されて開口部21cおよび多孔質体22の外面41を覆った状態で本体部21の下面21a側に配設された整列シート25とを備え、多孔質体22を介して行われる吸気によって挿通孔51の形成部位に球状体を吸着可能に構成され、本体部21の内側から外側に向けて多孔質体22を押圧する押圧ねじ26を備え、整列シート25は、下面21aにおける開口部21cの縁部に固定され、多孔質体22は、外面41が下面21aよりも外側に位置するように押圧ねじ26の押圧力によって外側に突出させられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、球状体を吸着する球状体吸着ヘッド、その球状体吸着ヘッドを備えて球状体を搭載対象体に搭載する球状体搭載装置、および球状体を吸着する球状体吸着ヘッドを製造する球状体吸着ヘッド製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
この種の球状体吸着ヘッドとして、特許第3228131号公報に開示された導電性ボールの搭載装置に備えられている搭載ヘッドが知られている。この搭載ヘッドは、本体、多孔質体および穴開きプレートを備えて構成されている。この場合、本体の下面側には、下部が開口した真空吸引空間が形成されている。また、多孔質体は、板状に構成され、本体に形成されている真空吸引空間の開口部を閉塞すると共に、多孔質体の下面と本体の底面とがフラットとなるように本体にはめ込まれて固定されている。また、穴開きプレートは、一端部が本体の底面に固定されると共に、他端部がノブ付きのねじに連結され、ノブを回転させることによってテンションが加えられた状態で、多孔質体の下面および本体の下面に沿って本体に装着されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第3228131号公報(第2−3頁、第2図)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところが、上記の搭載ヘッドには、以下の問題点がある。すなわち、この搭載ヘッドでは、導電性ボールが吸着される多孔質体の下面と本体の底面とがフラットな状態に構成されている。つまり、この搭載ヘッドでは、導電性ボールが吸着される多孔質体の下面の周囲に、その下面と面一の本体の底面が存在している。このため、この搭載ヘッドには、例えば、搭載対象としての基板の端子の近傍に電子部品などの突起物が配設されているときには、本体の底面がその突起物に接触して導電性ボールの搭載が困難となるおそれがあるという問題点が存在する。
【0005】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、搭載対象体の近傍に突起物が存在する場合においても、搭載対象体に球状体を確実に搭載させ得る球状体吸着ヘッドおよび球状体搭載装置、並びにその球状体吸着ヘッドを製造する球状体吸着ヘッド製造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】
【0006】
上記目的を達成すべく請求項1記載の球状体吸着ヘッドは、開口部が形成された本体部と、前記開口部にはめ込まれた板状の多孔質体と、球状体を整列させる挿通孔が形成されて前記開口部および前記多孔質体の外面を覆った状態で前記本体部の一面側に配設された整列シートとを備え、前記多孔質体を介して行われる吸気によって前記挿通孔の形成部位に前記球状体を吸着する球状体吸着ヘッドであって、前記本体部の内側から外側に向けて前記多孔質体を押圧する押圧部を備え、前記整列シートは、前記一面における前記開口部の縁部に固定され、前記多孔質体は、前記外面が前記一面よりも前記外側に位置するように前記押圧部の押圧力によって当該外側に突出させられている。
【0007】
また、請求項2記載の球状体吸着ヘッドは、請求項1記載の球状体吸着ヘッドにおいて、前記押圧部と前記多孔質体との間に配設された板体を備え、前記押圧部は、前記板体を介して前記多孔質体を押圧する。
【0008】
また、請求項3記載の球状体吸着ヘッドは、請求項1または2記載の球状体吸着ヘッドにおいて、前記多孔質体の各側面と前記開口部の内周面との間の各離間距離が均一となるように調整可能な調整部を備えている。
【0009】
また、請求項4記載の球状体搭載装置は、請求項1から3のいずれかに記載の球状体吸着ヘッドと、前記球状体を吸着させる吸着位置に前記球状体吸着ヘッドを搬送すると共に前記球状体を吸着している前記球状体吸着ヘッドを搭載対象体の配置位置まで搬送する搬送装置とを備えて、前記球状体を前記搭載対象体に搭載する。
【0010】
また、請求項5記載の球状体吸着ヘッド製造方法は、開口部が形成された本体部と、前記開口部にはめ込まれた板状の多孔質体と、球状体を整列させる挿通孔が形成されて前記開口部および前記多孔質体の外面を覆った状態で前記本体部の一面側に配設された整列シートとを備えて前記多孔質体を介して行われる吸気によって前記挿通孔の形成部位に前記球状体を吸着する球状体吸着ヘッドを製造する球状体吸着ヘッド製造方法であって、前記一面における前記開口部の縁部に前記整列シートを固定し、前記開口部にはめ込んだ前記多孔質体を前記本体部の内側から外側に向けて押圧し、前記外面が前記一面よりも外側に位置するように前記多孔質体を当該外側に突出させて製造する。
【0011】
また、請求項6記載の球状体吸着ヘッド製造方法は、請求項5記載の球状体吸着ヘッド製造方法において、前記板体を介して前記多孔質体を押圧する。
【0012】
また、請求項7記載の球状体吸着ヘッド製造方法は、請求項5または6記載の球状体吸着ヘッド製造方法において、前記多孔質体の各側面と前記開口部の内周面との間の各離間距離が均一となるように調整しつつ前記多孔質体を押圧する。
【0013】
また、請求項8記載の球状体吸着ヘッド製造方法は、請求項5から7のいずれかに記載の球状体吸着ヘッド製造方法において、前記一面側に配設する以前の状態における前記挿通孔の配列位置が前記外側に突出させる状態における前記整列シートの伸びに相当する分だけ前記球状体を搭載する搭載対象体の配列位置を縮小した位置に規定されている当該整列シートを用いる。
【発明の効果】
【0014】
請求項1記載の球状体吸着ヘッド、請求項4記載の球状体搭載装置、および請求項5記載の球状体吸着ヘッド製造方法では、本体部の一面における開口部の縁部に整列シートを固定し、開口部にはめ込んだ多孔質体を本体部の内側から外側に向けて押圧して、外面が一面よりも外側に位置するように多孔質体を外側に突出させて球状体吸着ヘッドが製造されている。このため、この球状体吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、例えば、搭載対象体の近傍に突起物が配設されている場合においても、その突起物と球状体吸着ヘッドとの接触を回避しつつ、球状体吸着ヘッドに吸着されている球状体の先端部を搭載対象体に十分に近接させることができる結果、このような搭載対象体に対して球状体を確実に搭載することができる。また、この球状体吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、押圧部を用いて多孔質体を押圧するだけで、多孔質体を外側に容易に突出させることができる。また、この球状体吸着ヘッド製造方法では、押圧部による押圧力を調整するだけで、多孔質体の突出量を容易に変更することができる。したがって、この球状体吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、球状体吸着ヘッドを容易に製造することができる結果、球状体吸着ヘッドの製造コストを十分に低減することができる。
【0015】
また、請求項2記載の球状体吸着ヘッド、請求項4記載の球状体搭載装置、および請求項6記載の球状体吸着ヘッド製造方法によれば、押圧部と多孔質体との間に配設した板体を介して多孔質体を押圧することにより、押圧部による押圧力を分散させて多孔質体に加えることができる。このため、この球状体吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、多孔質体が強度の低い材料で形成されている場合においても、多孔質体を破損させることなく確実に外側に突出させることができる。
【0016】
また、請求項3記載の球状体吸着ヘッド、請求項4記載の球状体搭載装置、および請求項7記載の球状体吸着ヘッド製造方法では、多孔質体の各側面と開口部の内周面との間の各離間距離が均一となるように調整しつつ多孔質体を押圧する。この場合、多孔質体の側面と開口部の内周面との間の各離間距離が均一(一定)であるときには、多孔質体の側面(開口部の内周面)におけるどの位置においても、多孔質体の突出に伴う整列シートの伸びの量がほぼ均一となる。この結果、多孔質体の側面(開口部の内周面)におけるどの位置においても、伸びによる張力が均一となるため、張力が不均一になることに起因する多孔質体の傾きを確実に防止して水平状態に維持することができる。
【0017】
また、請求項8記載の球状体吸着ヘッド製造方法によれば、本体部の一面側に配設する以前の状態における挿通孔の配列位置が外側に突出させる状態における整列シートの伸びに相当する分だけ搭載対象体の配列位置を縮小した位置に規定されている整列シートを用いることにより、多孔質体の突出によって整列シートが伸びたときの各挿通孔の配列位置と搭載対象の配列位置とを確実に一致せることができるため、挿通孔によって整列させた状態で球状体吸着ヘッドに吸着させた球状体を搭載対象体に確実に搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【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の構成を示す斜視図である。
【図3】図2における面Aで切断した吸着ヘッド11の断面図である。
【図4】半田ボール300の直径L1、挿通孔51の直径L2、規制用プレート61の厚みL3、および挿通孔62の直径L4の関係を説明する説明図である。
【図5】吸着ヘッド11の分解斜視図である。
【図6】吸着ヘッド11の製造方法を説明する第1の説明図である。
【図7】吸着ヘッド11の製造方法を説明する第2の説明図である。
【図8】吸着ヘッド11の製造方法を説明する第3の説明図である。
【図9】吸着ヘッド11の製造方法を説明する第4の説明図である。
【図10】吸着ヘッド11の製造方法を説明する第5の説明図である。
【図11】吸着ヘッド11の製造方法を説明する第6の説明図である。
【図12】吸着ヘッド11の製造方法を説明する第7の説明図である。
【図13】吸着ヘッド11の製造方法を説明する第8の説明図である。
【図14】半田ボール300の搭載工程を説明する第1の説明図である。
【図15】半田ボール300の搭載工程を説明する第2の説明図である。
【図16】半田ボール300の搭載工程を説明する第3の説明図である。
【図17】半田ボール300の搭載工程を説明する第4の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、球状体吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着ヘッド製造方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【0020】
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、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、吸引機構12、収容容器13、搬送装置14および制御部15を備え、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4参照)を搭載対象体としての基板400の端子401に搭載可能に構成されている。この場合、半田ボール300は、直径L1(同図参照)が80μm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。
【0021】
吸着ヘッド11は、後述する製造方法(球状体吸着ヘッド製造方法)によって製造される球状体吸着ヘッドの一例であって、図2,3に示すように、全体として直方体状に形成され、半田ボール300を吸着可能に構成されている。具体的には、吸着ヘッド11は、図3,5に示すように、本体部21、多孔質体22、押圧板(板体)23、固定部材24、整列シート25、押圧ねじ26および板材27を備えて構成されている。
【0022】
本体部21は、一例として、金属で形成され、図3,5に示すように、4つの側壁部31a〜31d(以下、区別しないときには「側壁部31」ともいう)有する全体として直方体状に構成されている。また、本体部21には、下面(一面)21aから上面21bに連通する開口部21cが形成されている。この場合、開口部21cは、図9に示すように、下面21a側において、多孔質体22をはめ込み可能でかつ多孔質体22の各側面43と開口部21cの内周面32との間に僅かな(一例として、0.5mm〜1mm程度)隙間が生じるようにその大きさが規定されている。
【0023】
また、図3,5に示すように、本体部21を構成する4つの側壁部31のうちの1つの側壁部31aには、固定部材24がはめ込まれる段部33が形成されている。また、この段部33の上面には、固定ねじ24aをねじ込ませるねじ穴33aが形成されている。また、側壁部31aに対向する側壁部31bにおける上面21b側の端部には、開口部21cの中心部側に突出する突出部34が形成されている。また、この突出部34には、押圧部として機能する押圧ねじ26をねじ込ませるねじ孔34aが複数(一例として2つ)形成されている。
【0024】
多孔質体22は、一例として、連続気泡構造のセラミックスで形成され、図5に示すように、長方形の板状に構成されている。また、多孔質体22は、図3に示すように、本体部21に形成されている開口部21cの下面21a側にはめ込まれている。また、多孔質体22は、外面41が本体部21の下面21aよりも外側(同図における下側)に位置するように、押圧ねじ26の押圧力によって外側に突出させられて、押圧ねじ26の押圧力および整列シート25の張力によってその状態(外側に突出した状態)に保持されている。また、多孔質体22の各側面43(図9参照)と開口部21cの内周面32(同図参照)との間の隙間には、調整部に相当する同じ厚みの板材27が挿入されて、この板材27によって各側面43と各内周面32との間の離間距離が均一となるように調整されている。なお、各種の材料で形成された板状の部材を板材27として用いることができるが、この例では、金属で形成された板状の部材(具体的には、シックネスゲージ用の部材)を板材27として用いている。
【0025】
押圧板23は、一例として、金属で形成され、図5に示すように、多孔質体22と同程度の大きさの長方形の板状に構成されている。この押圧板23は、図3に示すように、押圧ねじ26と多孔質体22との間に配設されて、押圧ねじ26による押圧力を分散させることによって多孔質体22の破損を防止する機能を有している。また、押圧板23の下面側の中央部には、凹部23aが形成されている。さらに、押圧板23には、凹部23aに連通する排気孔23bが形成されている。
【0026】
固定部材24は、一例として、金属で形成されて、図5に示すように、本体部21の段部33にはめ込み可能な直方体状に構成されている。また、固定部材24には、本体部21に固定するための固定ねじ24a(図3参照)を挿通させる複数(一例として3つ)の挿通孔24b、および押圧ねじ26をねじ込ませる複数(一例として3つ)のねじ孔24cが形成されている。
【0027】
整列シート25は、柔軟性を有する樹脂シート(一例として、ポリエステルで形成されたシート)で構成されている。また、整列シート25は、図3,5に示すように、本体部21の開口部21cよりも大きい(この例では、下面21aと同じ程度の大きさの)長方形の薄板状に形成されている。また、整列シート25は、本体部21の開口部21cにはめ込まれた多孔質体22の外面41、および開口部21c(多孔質体22と開口部21cの内周面32(図9参照)との間の隙間)を覆うように本体部21の下面21a側に配設されている。この場合、整列シート25は、本体部21の下面21aにおける開口部21cの縁部に接着剤によって接着されて固定されている。
【0028】
また、整列シート25には、搭載対象体としての基板400における端子401の配列位置に合わせて半田ボール300を整列させる機能を有する複数の挿通孔51が形成されている(図5,6参照)。この場合、図4に示すように、挿通孔51の直径L2は、半田ボール300の直径L1(この例では、80μm)よりも短い40μm程度に規定されている。また、この整列シート25は、後述する製造方法によって吸着ヘッド11を製造する際において、多孔質体22が本体部21の外側に突出させられるときに、多孔質体22の外面41を覆う部分が多孔質体22と共に外側に突出させられて、この結果、図3に示すように、外面41を覆う部分がその突出量分だけ伸びることとなる。このため、この整列シート25では、伸びに起因する挿通孔51の位置のずれを防止するため、本体部21の下面21a側に配設する以前の状態における挿通孔51の配列位置が、外側に突出させる状態における整列シート25の伸びに相当する分だけ端子401の配列位置を縮小した位置に規定されている。
【0029】
この吸着ヘッド11では、多孔質体22の内面42(図3参照)と押圧板23の凹部23aとによって形成される空間が排気孔23bからの排気によって減圧され、それに伴って多孔質体22を介して行われる吸気により、多孔質体22の外面41側に配設されている整列シート25における挿通孔51の形成部位に半田ボール300を吸着する(この例では、挿通孔51の縁部に吸着する:図4参照)と共に、上記の空間が常圧に復帰したとき(減圧が解除されたとき)に半田ボール300の吸着を解除することが可能となっている。
【0030】
吸引機構12は、配管を介して吸着ヘッド11における押圧板23の排気孔23bに接続された図外の真空ポンプおよび電磁弁等を備えて構成され、制御部15の制御に従い、多孔質体22の内面42と押圧板23の凹部23aとによって形成される空間の空気を排気孔23bから吸引(排気)する。
【0031】
収容容器13は、図14に示すように、半田ボール300を収容可能に構成されている。また、収容容器13は、図外の給気機構からの空気の供給によって収容している半田ボール300を浮遊させることが可能となっている。また、収容容器13の上部には、吸着ヘッド11による余剰な半田ボール300の吸着を規制するための(規制作用を有する)規制用プレート61が取り付けられている。この場合、規制用プレート61は、その厚みL3(図4参照)が半田ボール300の直径L1(この例では、80μm)よりも薄い75μm程度に規定された板状に構成されている。
【0032】
また、規制用プレート61には、吸着ヘッド11における整列シート25を規制用プレート61に近接(または、接触)させた状態(図14参照)において、吸着ヘッド11における整列シート25の各挿通孔51に対向する位置に挿通孔62が形成されている。この場合、挿通孔62の直径L4は、図4に示すように、半田ボール300の直径L1(この例では、80μm)よりも長く、かつ直径L1の2倍よりも短い100μm程度となるように形成されている。
【0033】
搬送装置14は、制御部15の制御に従い、収容容器13の配置位置(吸着位置)、および基板400の配置位置に吸着ヘッド11を搬送する。
【0034】
制御部15は、半田ボール搭載装置1を構成する各構成要素を制御する。具体的には、制御部15は、搬送装置14を制御して吸着ヘッド11を収容容器13の配置位置および基板400の配置位置に搬送させる。また、制御部15は、吸引機構12を制御して吸着ヘッド11の内部空間の空気を吸引させる。
【0035】
次に、吸着ヘッド11の製造方法(球状体吸着ヘッド製造方法)について図面を参照して説明する。
【0036】
この製造方法では、最初に、本体部21の下面21aにおける開口部21cの縁部に整列シート25を固定する。ここで、この製造方法では、後述するように、多孔質体22が本体部21の外側に突出させられるときに、整列シート25における多孔質体22の外面41を覆う部分が多孔質体22と共に外側に突出させられ、その部分が突出量分だけ伸びることとなる。このため、この製造方法に用いられる整列シート25では、挿通孔51の配列位置が、伸びに相当する分(つまり、多孔質体22の突出量に相当する分)だけ搭載対象体としての端子401の配列位置を縮小した位置に規定されている。
【0037】
整列シート25の固定に際しては、まず、本体部21の下面21aにおける開口部21cの縁部に接着剤(一例として、フッ素樹脂系の接着剤)を塗布する。次いで、図6,7に示すように、開口部21cを覆うようにして、整列シート25を下面21aに配置(載置)し、続いて、開口部21cの縁部(接着剤の塗布部分)に向けて整列シート25を押しつけて接着させる。次いで、接着剤が乾燥するまで放置することで、整列シート25を開口部21cの縁部に固定する。この場合、整列シート25に張力を加えることにより、弛みの発生を防止する。なお、上記の例では、本体部21の下面21aに接着剤を塗布しているが、整列シート25の上面(本体部21の下面21aに対向する面)に接着剤を塗布してもよいし、本体部21の下面21aおよび整列シート25の上面の双方に接着剤を塗布してもよい。
【0038】
続いて、図8,9に示すように、本体部21の上面21b側から開口部21cに多孔質体22を挿入し、開口部21cの下面21a側に多孔質体22をはめ込む。次いで、図9に示すように、多孔質体22の各側面(4つの側面)と開口部21cの内周面32との間の隙間に同じ厚みの板材27を挿入する。これにより、各側面43と内周面32との間の離間距離が均等となるように調整される。
【0039】
続いて、図10,11に示すように、本体部21の上面21b側から開口部21c内に押圧板23を傾けた状態で挿入する。その際に、押圧板23の先端部(図10において左側の端部)が開口部21cの内周面32に近づくに連れて、押圧板23の後端部(図10において右側の端部)を多孔質体22に近づけることで、多孔質体22の上方に配置(載置)する。次いで、図12に示すように、本体部21の段部33に固定部材24をはめ込む。続いて、固定部材24の挿通孔24bに固定ねじ24aを挿通させて、側壁部31aのねじ穴33aに固定ねじ24aをねじ込むことにより、固定部材24を側壁部31aに固定する。
【0040】
次いで、図13に示すように、固定部材24に形成されているねじ孔24c、および本体部21の突出部34に形成されているねじ孔34aに押圧ねじ26をねじ込む。この際に、押圧ねじ26のねじ込みによって押圧板23が本体部21の内側から外側に向けて押圧されて、押圧板23が多孔質体22を外側に向けて押圧する。つまり、押圧部としての押圧ねじ26は、多孔質体22との間に配設された押圧板23を介して多孔質体22を押圧する。
【0041】
一方、押圧ねじ26によって押圧された多孔質体22は、図3に示すように、整列シート25の張力に抗して、外面41が本体部21の下面21aよりも外側に位置するように突出させられる。また、多孔質体22の突出に伴い、整列シート25における外面41を覆う部分が多孔質体22と共に外側に突出させられる。続いて、予め決められた突出量だけ多孔質体22が突出した段階で押圧ねじ26のねじ込み(押圧ねじ26による押圧)を停止する。
【0042】
ここで、この状態では、整列シート25の張力によって多孔質体22が本体部21の内側に向けて押圧され、この整列シート25の張力による押圧力と押圧ねじ26による押圧力とが釣り合う結果、多孔質体22が外側に突出した状態に保持される。また、この整列シート25では、上記したように、伸びの分だけ縮小した位置に挿通孔51が形成されている。このため、多孔質体22の突出に伴って整列シート25が伸びることにより、各挿通孔51の配列位置(形成位置)と搭載対象の端子401の配列位置とが一致する。
【0043】
以上により、吸着ヘッド11の製造が完了する。この製造方法では、押圧ねじ26によって多孔質体22を押圧するだけで、多孔質体22の外面41が本体部21の下面21aよりも外側に位置するように、多孔質体22を容易に突出させることが可能となっている。また、この製造方法では、押圧力(押圧ねじ26のねじ込み量)を調整するだけで、多孔質体22の突出量を容易に変更することができる。
【0044】
次に、上記のようにして製造された吸着ヘッド11を備えた半田ボール搭載装置1を用いて半田ボール300を基板400の端子401に搭載する方法、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。
【0045】
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15が、搬送装置14を制御して、吸着ヘッド11を収容容器13の上方に搬送させ、次いで、図14に示すように、吸着ヘッド11における整列シート25の下面と収容容器13の規制用プレート61とが当接(または、近接)するように吸着ヘッド11を降下させる。続いて、制御部15は、吸引機構12を制御して、多孔質体22の内面42と押圧板23の凹部23aとによって形成される空間の空気を押圧板23の排気孔23bから吸引(排気)させる。この際に、その空間が減圧され、これに伴って多孔質体22内の連続気泡を通って多孔質体22の外面41側の空気が吸引(吸気)される。
【0046】
次いで、制御部15は、図外の給気機構から収容容器13内に空気を供給させる。この際に、空気の供給によって収容容器13に収容されている半田ボール300が浮遊させられる。また、図15に示すように、収容容器13内で浮遊している半田ボール300が、吸着ヘッド11の多孔質体22を介して行われる吸気に伴う吸引力によって多孔質体22の外面41側に引き寄せられて、収容容器13の規制用プレート61に形成されている挿通孔62を通って吸着ヘッド11の整列シート25における挿通孔51の形成部位(挿通孔51の縁部)に吸着される。
【0047】
また、半田ボール300が微小なため、半田ボール300同士が互いに引き合う力が重量に対して相対的に大きく、この結果、図15に示すように、整列シート25における挿通孔51の形成部位に吸着された半田ボール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)に他の半田ボール300(以下、この半田ボール300を「余剰の半田ボール300」ともいう)が付着する。
【0048】
続いて、制御部15は、収容容器13に対する空気の供給を停止させることにより、半田ボール300の浮遊を停止させる。次いで、制御部15は、搬送装置14を制御して、図16に示すように、吸着ヘッド11を上方に移動させる。この際に、吸着ヘッド11の整列シート25が収容容器13の規制用プレート61から離間するため、挿通孔51の形成部位に吸着されている搭載対象の半田ボール300と余剰の半田ボール300との間に介在している規制用プレート61の規制作用により、余剰の半田ボール300が搭載対象の半田ボール300から引き離される結果、同図に示すように、余剰の半田ボール300が自重によって落下する。
【0049】
続いて、制御部15は、搬送装置14を制御して、基板400の配置位置の上方に吸着ヘッド11を移動させ、次いで、図17に示すように、吸着ヘッド11に吸着されている半田ボール300の先端部が基板400の端子401に近接する位置に吸着ヘッド11を降下させる。
【0050】
この場合、この吸着ヘッド11では、多孔質体22の外面41が本体部21の下面21aよりも外側に位置するように突出している。このため、図17に示すように、基板400に電子部品402などの突起物が配設されている場合においても、その突起物と吸着ヘッド11との接触を回避しつつ、吸着ヘッド11に吸着されている半田ボール300の先端部を基板400の端子401に十分に近接させることができる。
【0051】
続いて、制御部15は、吸引機構12を制御して、吸引を停止させる。これにより、吸着ヘッド11の内部空間が常圧に復帰し(減圧が解除され)、多孔質体22を介して行われる吸気が停止する結果、吸着ヘッド11による半田ボール300の吸着が解除されて、半田ボール300が端子401上に搭載される。
【0052】
次いで、制御部15は、搬送装置14を制御して、吸着ヘッド11を上方に移動させた後に初期位置に搬送させる。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。
【0053】
このように、この吸着ヘッド11、半田ボール搭載装置1および球状体吸着ヘッド製造方法では、本体部21の下面21aにおける開口部21cの縁部に整列シート25を固定し、開口部21cにはめ込んだ多孔質体22を押圧ねじ26を用いて本体部21の内側から外側に向けて押圧して、外面41が下面21aよりも外側に位置するように多孔質体22を外側に突出させる。このため、この吸着ヘッド11、半田ボール搭載装置1および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、搭載対象体としての基板400の端子401の近傍に電子部品402などの突起物が配設されている場合においても、その突起物と吸着ヘッド11との接触を回避しつつ、吸着ヘッド11に吸着されている半田ボール300の先端部を基板400の端子401に十分に近接させることができる結果、このような搭載対象体に対して半田ボール300を確実に搭載することができる。また、この吸着ヘッド11、半田ボール搭載装置1および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、押圧部としての押圧ねじ26を用いて多孔質体22を押圧するだけで、多孔質体22を外側に容易に突出させることができる。また、この球状体吸着ヘッド製造方法では、押圧力(押圧ねじ26のねじ込み量)を調整するだけで、多孔質体22の突出量を容易に変更することができる。したがって、この吸着ヘッド11、半田ボール搭載装置1および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、吸着ヘッド11を容易に製造することができる結果、吸着ヘッド11の製造コストを十分に低減することができる。
【0054】
また、この吸着ヘッド11、半田ボール搭載装置1および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、押圧ねじ26と多孔質体22との間に配設した押圧板23を介して多孔質体22を押圧することにより、押圧ねじ26による押圧力を分散させて多孔質体22に加えることができる。このため、吸着ヘッド11、半田ボール搭載装置1および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、多孔質体22が強度の低い材料で形成されている場合においても、多孔質体22を破損させることなく確実に外側に突出させることができる。
【0055】
また、この吸着ヘッド11、半田ボール搭載装置1および球状体吸着ヘッド製造方法にでは、多孔質体22の各側面43と各側面43にそれぞれ対向する内周面32との間の各離間距離が均一となるように調整しつつ多孔質体22を押圧する。この場合、開口部21cの内周面32と多孔質体22の側面43との間の各離間距離が均一(一定)であるときには、多孔質体22の側面43(開口部21cの内周面32)におけるどの位置においても、多孔質体22の突出に伴う整列シート25の伸びの量がほぼ均一となる。この結果、多孔質体22の側面43(開口部21cの内周面32)におけるどの位置においても、伸びによる張力が均一となるため、張力が不均一になることに起因する多孔質体22の傾きを確実に防止して水平状態に維持することができる。
【0056】
また、この吸着ヘッド11、半田ボール搭載装置1および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、本体部21の下面21a側に配設する以前の状態における挿通孔51の配列位置が外側に突出させる状態における整列シート25の伸びに相当する分だけ端子401の配列位置を縮小した位置に規定されている整列シート25を用いることにより、多孔質体22の突出によって整列シート25が伸びたときの各挿通孔51の配列位置と搭載対象としての各端子401の配列位置とを確実に一致せることができるため、挿通孔51によって整列させた状態で吸着ヘッド11に吸着させた半田ボール300を各端子401に確実に搭載することができる。
【0057】
なお、球状体吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着ヘッド製造方法は、上記の構成および方法に限定されない。例えば、挿通孔51が予め(本体部21への固定に先立って)形成されている整列シート25を用いる構成および方法について上記したが、挿通孔51が形成されていない状態の整列シート25を本体部21に固定した後に、レーザーやドリルを用いて挿通孔51を形成する構成および方法や、挿通孔51が形成されていない状態の整列シート25を本体部21に固定して多孔質体22を突出させた後に、レーザーやドリルを用いて挿通孔51を形成する構成および方法を採用することもできる。
【0058】
また、接着剤を用いて整列シート25を本体部21に固定する構成および方法について上記したが、ねじを用いて整列シート25を本体部21に固定する構成および方法を採用することもできる。また、樹脂シートで構成された整列シート25を用いる構成および方法について上記したが、金属などの樹脂以外の材料で構成した整列シート25を用いる構成および方法を採用することもできる。
【0059】
また、多孔質体22の側面43と側壁部31の内周面32との間の隙間に調整部として板材27を挿入することによって多孔質体22の各側面43と側壁部31の内周面32との間の各離間距離が均一となるように調整する構成および方法について上記したが、例えば、各側壁部31に横向きのねじ孔を形成し、このねじ孔に調整部としてのねじをねじ込ませて多孔質体22の各側面43を押圧することによって側面43と内周面32との間の各離間距離を調整する構成および方法を採用することもできる。
【0060】
また、挿通孔51の直径L2が半田ボール300の直径L1よりも短く規定され、挿通孔51の縁部で半田ボール300を吸着する構成例について上記したが、挿通孔51の直径L2を半田ボール300の直径L1よりも長く規定して、挿通孔51内(挿通孔51の形成部位の他の一例)で半田ボール300を吸着する構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【0061】
1 半田ボール搭載装置
11 吸着ヘッド
14 搬送装置
21 本体部
21a 下面
21c 開口部
22 多孔質体
23 押圧板
25 整列シート
26 押圧ねじ
27 シックネス材
41 外面
51 挿通孔
300 半田ボール
【技術分野】
【0001】
本発明は、球状体を吸着する球状体吸着ヘッド、その球状体吸着ヘッドを備えて球状体を搭載対象体に搭載する球状体搭載装置、および球状体を吸着する球状体吸着ヘッドを製造する球状体吸着ヘッド製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
この種の球状体吸着ヘッドとして、特許第3228131号公報に開示された導電性ボールの搭載装置に備えられている搭載ヘッドが知られている。この搭載ヘッドは、本体、多孔質体および穴開きプレートを備えて構成されている。この場合、本体の下面側には、下部が開口した真空吸引空間が形成されている。また、多孔質体は、板状に構成され、本体に形成されている真空吸引空間の開口部を閉塞すると共に、多孔質体の下面と本体の底面とがフラットとなるように本体にはめ込まれて固定されている。また、穴開きプレートは、一端部が本体の底面に固定されると共に、他端部がノブ付きのねじに連結され、ノブを回転させることによってテンションが加えられた状態で、多孔質体の下面および本体の下面に沿って本体に装着されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第3228131号公報(第2−3頁、第2図)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところが、上記の搭載ヘッドには、以下の問題点がある。すなわち、この搭載ヘッドでは、導電性ボールが吸着される多孔質体の下面と本体の底面とがフラットな状態に構成されている。つまり、この搭載ヘッドでは、導電性ボールが吸着される多孔質体の下面の周囲に、その下面と面一の本体の底面が存在している。このため、この搭載ヘッドには、例えば、搭載対象としての基板の端子の近傍に電子部品などの突起物が配設されているときには、本体の底面がその突起物に接触して導電性ボールの搭載が困難となるおそれがあるという問題点が存在する。
【0005】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、搭載対象体の近傍に突起物が存在する場合においても、搭載対象体に球状体を確実に搭載させ得る球状体吸着ヘッドおよび球状体搭載装置、並びにその球状体吸着ヘッドを製造する球状体吸着ヘッド製造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】
【0006】
上記目的を達成すべく請求項1記載の球状体吸着ヘッドは、開口部が形成された本体部と、前記開口部にはめ込まれた板状の多孔質体と、球状体を整列させる挿通孔が形成されて前記開口部および前記多孔質体の外面を覆った状態で前記本体部の一面側に配設された整列シートとを備え、前記多孔質体を介して行われる吸気によって前記挿通孔の形成部位に前記球状体を吸着する球状体吸着ヘッドであって、前記本体部の内側から外側に向けて前記多孔質体を押圧する押圧部を備え、前記整列シートは、前記一面における前記開口部の縁部に固定され、前記多孔質体は、前記外面が前記一面よりも前記外側に位置するように前記押圧部の押圧力によって当該外側に突出させられている。
【0007】
また、請求項2記載の球状体吸着ヘッドは、請求項1記載の球状体吸着ヘッドにおいて、前記押圧部と前記多孔質体との間に配設された板体を備え、前記押圧部は、前記板体を介して前記多孔質体を押圧する。
【0008】
また、請求項3記載の球状体吸着ヘッドは、請求項1または2記載の球状体吸着ヘッドにおいて、前記多孔質体の各側面と前記開口部の内周面との間の各離間距離が均一となるように調整可能な調整部を備えている。
【0009】
また、請求項4記載の球状体搭載装置は、請求項1から3のいずれかに記載の球状体吸着ヘッドと、前記球状体を吸着させる吸着位置に前記球状体吸着ヘッドを搬送すると共に前記球状体を吸着している前記球状体吸着ヘッドを搭載対象体の配置位置まで搬送する搬送装置とを備えて、前記球状体を前記搭載対象体に搭載する。
【0010】
また、請求項5記載の球状体吸着ヘッド製造方法は、開口部が形成された本体部と、前記開口部にはめ込まれた板状の多孔質体と、球状体を整列させる挿通孔が形成されて前記開口部および前記多孔質体の外面を覆った状態で前記本体部の一面側に配設された整列シートとを備えて前記多孔質体を介して行われる吸気によって前記挿通孔の形成部位に前記球状体を吸着する球状体吸着ヘッドを製造する球状体吸着ヘッド製造方法であって、前記一面における前記開口部の縁部に前記整列シートを固定し、前記開口部にはめ込んだ前記多孔質体を前記本体部の内側から外側に向けて押圧し、前記外面が前記一面よりも外側に位置するように前記多孔質体を当該外側に突出させて製造する。
【0011】
また、請求項6記載の球状体吸着ヘッド製造方法は、請求項5記載の球状体吸着ヘッド製造方法において、前記板体を介して前記多孔質体を押圧する。
【0012】
また、請求項7記載の球状体吸着ヘッド製造方法は、請求項5または6記載の球状体吸着ヘッド製造方法において、前記多孔質体の各側面と前記開口部の内周面との間の各離間距離が均一となるように調整しつつ前記多孔質体を押圧する。
【0013】
また、請求項8記載の球状体吸着ヘッド製造方法は、請求項5から7のいずれかに記載の球状体吸着ヘッド製造方法において、前記一面側に配設する以前の状態における前記挿通孔の配列位置が前記外側に突出させる状態における前記整列シートの伸びに相当する分だけ前記球状体を搭載する搭載対象体の配列位置を縮小した位置に規定されている当該整列シートを用いる。
【発明の効果】
【0014】
請求項1記載の球状体吸着ヘッド、請求項4記載の球状体搭載装置、および請求項5記載の球状体吸着ヘッド製造方法では、本体部の一面における開口部の縁部に整列シートを固定し、開口部にはめ込んだ多孔質体を本体部の内側から外側に向けて押圧して、外面が一面よりも外側に位置するように多孔質体を外側に突出させて球状体吸着ヘッドが製造されている。このため、この球状体吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、例えば、搭載対象体の近傍に突起物が配設されている場合においても、その突起物と球状体吸着ヘッドとの接触を回避しつつ、球状体吸着ヘッドに吸着されている球状体の先端部を搭載対象体に十分に近接させることができる結果、このような搭載対象体に対して球状体を確実に搭載することができる。また、この球状体吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、押圧部を用いて多孔質体を押圧するだけで、多孔質体を外側に容易に突出させることができる。また、この球状体吸着ヘッド製造方法では、押圧部による押圧力を調整するだけで、多孔質体の突出量を容易に変更することができる。したがって、この球状体吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、球状体吸着ヘッドを容易に製造することができる結果、球状体吸着ヘッドの製造コストを十分に低減することができる。
【0015】
また、請求項2記載の球状体吸着ヘッド、請求項4記載の球状体搭載装置、および請求項6記載の球状体吸着ヘッド製造方法によれば、押圧部と多孔質体との間に配設した板体を介して多孔質体を押圧することにより、押圧部による押圧力を分散させて多孔質体に加えることができる。このため、この球状体吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、多孔質体が強度の低い材料で形成されている場合においても、多孔質体を破損させることなく確実に外側に突出させることができる。
【0016】
また、請求項3記載の球状体吸着ヘッド、請求項4記載の球状体搭載装置、および請求項7記載の球状体吸着ヘッド製造方法では、多孔質体の各側面と開口部の内周面との間の各離間距離が均一となるように調整しつつ多孔質体を押圧する。この場合、多孔質体の側面と開口部の内周面との間の各離間距離が均一(一定)であるときには、多孔質体の側面(開口部の内周面)におけるどの位置においても、多孔質体の突出に伴う整列シートの伸びの量がほぼ均一となる。この結果、多孔質体の側面(開口部の内周面)におけるどの位置においても、伸びによる張力が均一となるため、張力が不均一になることに起因する多孔質体の傾きを確実に防止して水平状態に維持することができる。
【0017】
また、請求項8記載の球状体吸着ヘッド製造方法によれば、本体部の一面側に配設する以前の状態における挿通孔の配列位置が外側に突出させる状態における整列シートの伸びに相当する分だけ搭載対象体の配列位置を縮小した位置に規定されている整列シートを用いることにより、多孔質体の突出によって整列シートが伸びたときの各挿通孔の配列位置と搭載対象の配列位置とを確実に一致せることができるため、挿通孔によって整列させた状態で球状体吸着ヘッドに吸着させた球状体を搭載対象体に確実に搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【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の構成を示す斜視図である。
【図3】図2における面Aで切断した吸着ヘッド11の断面図である。
【図4】半田ボール300の直径L1、挿通孔51の直径L2、規制用プレート61の厚みL3、および挿通孔62の直径L4の関係を説明する説明図である。
【図5】吸着ヘッド11の分解斜視図である。
【図6】吸着ヘッド11の製造方法を説明する第1の説明図である。
【図7】吸着ヘッド11の製造方法を説明する第2の説明図である。
【図8】吸着ヘッド11の製造方法を説明する第3の説明図である。
【図9】吸着ヘッド11の製造方法を説明する第4の説明図である。
【図10】吸着ヘッド11の製造方法を説明する第5の説明図である。
【図11】吸着ヘッド11の製造方法を説明する第6の説明図である。
【図12】吸着ヘッド11の製造方法を説明する第7の説明図である。
【図13】吸着ヘッド11の製造方法を説明する第8の説明図である。
【図14】半田ボール300の搭載工程を説明する第1の説明図である。
【図15】半田ボール300の搭載工程を説明する第2の説明図である。
【図16】半田ボール300の搭載工程を説明する第3の説明図である。
【図17】半田ボール300の搭載工程を説明する第4の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、球状体吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着ヘッド製造方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【0020】
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、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、吸引機構12、収容容器13、搬送装置14および制御部15を備え、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4参照)を搭載対象体としての基板400の端子401に搭載可能に構成されている。この場合、半田ボール300は、直径L1(同図参照)が80μm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。
【0021】
吸着ヘッド11は、後述する製造方法(球状体吸着ヘッド製造方法)によって製造される球状体吸着ヘッドの一例であって、図2,3に示すように、全体として直方体状に形成され、半田ボール300を吸着可能に構成されている。具体的には、吸着ヘッド11は、図3,5に示すように、本体部21、多孔質体22、押圧板(板体)23、固定部材24、整列シート25、押圧ねじ26および板材27を備えて構成されている。
【0022】
本体部21は、一例として、金属で形成され、図3,5に示すように、4つの側壁部31a〜31d(以下、区別しないときには「側壁部31」ともいう)有する全体として直方体状に構成されている。また、本体部21には、下面(一面)21aから上面21bに連通する開口部21cが形成されている。この場合、開口部21cは、図9に示すように、下面21a側において、多孔質体22をはめ込み可能でかつ多孔質体22の各側面43と開口部21cの内周面32との間に僅かな(一例として、0.5mm〜1mm程度)隙間が生じるようにその大きさが規定されている。
【0023】
また、図3,5に示すように、本体部21を構成する4つの側壁部31のうちの1つの側壁部31aには、固定部材24がはめ込まれる段部33が形成されている。また、この段部33の上面には、固定ねじ24aをねじ込ませるねじ穴33aが形成されている。また、側壁部31aに対向する側壁部31bにおける上面21b側の端部には、開口部21cの中心部側に突出する突出部34が形成されている。また、この突出部34には、押圧部として機能する押圧ねじ26をねじ込ませるねじ孔34aが複数(一例として2つ)形成されている。
【0024】
多孔質体22は、一例として、連続気泡構造のセラミックスで形成され、図5に示すように、長方形の板状に構成されている。また、多孔質体22は、図3に示すように、本体部21に形成されている開口部21cの下面21a側にはめ込まれている。また、多孔質体22は、外面41が本体部21の下面21aよりも外側(同図における下側)に位置するように、押圧ねじ26の押圧力によって外側に突出させられて、押圧ねじ26の押圧力および整列シート25の張力によってその状態(外側に突出した状態)に保持されている。また、多孔質体22の各側面43(図9参照)と開口部21cの内周面32(同図参照)との間の隙間には、調整部に相当する同じ厚みの板材27が挿入されて、この板材27によって各側面43と各内周面32との間の離間距離が均一となるように調整されている。なお、各種の材料で形成された板状の部材を板材27として用いることができるが、この例では、金属で形成された板状の部材(具体的には、シックネスゲージ用の部材)を板材27として用いている。
【0025】
押圧板23は、一例として、金属で形成され、図5に示すように、多孔質体22と同程度の大きさの長方形の板状に構成されている。この押圧板23は、図3に示すように、押圧ねじ26と多孔質体22との間に配設されて、押圧ねじ26による押圧力を分散させることによって多孔質体22の破損を防止する機能を有している。また、押圧板23の下面側の中央部には、凹部23aが形成されている。さらに、押圧板23には、凹部23aに連通する排気孔23bが形成されている。
【0026】
固定部材24は、一例として、金属で形成されて、図5に示すように、本体部21の段部33にはめ込み可能な直方体状に構成されている。また、固定部材24には、本体部21に固定するための固定ねじ24a(図3参照)を挿通させる複数(一例として3つ)の挿通孔24b、および押圧ねじ26をねじ込ませる複数(一例として3つ)のねじ孔24cが形成されている。
【0027】
整列シート25は、柔軟性を有する樹脂シート(一例として、ポリエステルで形成されたシート)で構成されている。また、整列シート25は、図3,5に示すように、本体部21の開口部21cよりも大きい(この例では、下面21aと同じ程度の大きさの)長方形の薄板状に形成されている。また、整列シート25は、本体部21の開口部21cにはめ込まれた多孔質体22の外面41、および開口部21c(多孔質体22と開口部21cの内周面32(図9参照)との間の隙間)を覆うように本体部21の下面21a側に配設されている。この場合、整列シート25は、本体部21の下面21aにおける開口部21cの縁部に接着剤によって接着されて固定されている。
【0028】
また、整列シート25には、搭載対象体としての基板400における端子401の配列位置に合わせて半田ボール300を整列させる機能を有する複数の挿通孔51が形成されている(図5,6参照)。この場合、図4に示すように、挿通孔51の直径L2は、半田ボール300の直径L1(この例では、80μm)よりも短い40μm程度に規定されている。また、この整列シート25は、後述する製造方法によって吸着ヘッド11を製造する際において、多孔質体22が本体部21の外側に突出させられるときに、多孔質体22の外面41を覆う部分が多孔質体22と共に外側に突出させられて、この結果、図3に示すように、外面41を覆う部分がその突出量分だけ伸びることとなる。このため、この整列シート25では、伸びに起因する挿通孔51の位置のずれを防止するため、本体部21の下面21a側に配設する以前の状態における挿通孔51の配列位置が、外側に突出させる状態における整列シート25の伸びに相当する分だけ端子401の配列位置を縮小した位置に規定されている。
【0029】
この吸着ヘッド11では、多孔質体22の内面42(図3参照)と押圧板23の凹部23aとによって形成される空間が排気孔23bからの排気によって減圧され、それに伴って多孔質体22を介して行われる吸気により、多孔質体22の外面41側に配設されている整列シート25における挿通孔51の形成部位に半田ボール300を吸着する(この例では、挿通孔51の縁部に吸着する:図4参照)と共に、上記の空間が常圧に復帰したとき(減圧が解除されたとき)に半田ボール300の吸着を解除することが可能となっている。
【0030】
吸引機構12は、配管を介して吸着ヘッド11における押圧板23の排気孔23bに接続された図外の真空ポンプおよび電磁弁等を備えて構成され、制御部15の制御に従い、多孔質体22の内面42と押圧板23の凹部23aとによって形成される空間の空気を排気孔23bから吸引(排気)する。
【0031】
収容容器13は、図14に示すように、半田ボール300を収容可能に構成されている。また、収容容器13は、図外の給気機構からの空気の供給によって収容している半田ボール300を浮遊させることが可能となっている。また、収容容器13の上部には、吸着ヘッド11による余剰な半田ボール300の吸着を規制するための(規制作用を有する)規制用プレート61が取り付けられている。この場合、規制用プレート61は、その厚みL3(図4参照)が半田ボール300の直径L1(この例では、80μm)よりも薄い75μm程度に規定された板状に構成されている。
【0032】
また、規制用プレート61には、吸着ヘッド11における整列シート25を規制用プレート61に近接(または、接触)させた状態(図14参照)において、吸着ヘッド11における整列シート25の各挿通孔51に対向する位置に挿通孔62が形成されている。この場合、挿通孔62の直径L4は、図4に示すように、半田ボール300の直径L1(この例では、80μm)よりも長く、かつ直径L1の2倍よりも短い100μm程度となるように形成されている。
【0033】
搬送装置14は、制御部15の制御に従い、収容容器13の配置位置(吸着位置)、および基板400の配置位置に吸着ヘッド11を搬送する。
【0034】
制御部15は、半田ボール搭載装置1を構成する各構成要素を制御する。具体的には、制御部15は、搬送装置14を制御して吸着ヘッド11を収容容器13の配置位置および基板400の配置位置に搬送させる。また、制御部15は、吸引機構12を制御して吸着ヘッド11の内部空間の空気を吸引させる。
【0035】
次に、吸着ヘッド11の製造方法(球状体吸着ヘッド製造方法)について図面を参照して説明する。
【0036】
この製造方法では、最初に、本体部21の下面21aにおける開口部21cの縁部に整列シート25を固定する。ここで、この製造方法では、後述するように、多孔質体22が本体部21の外側に突出させられるときに、整列シート25における多孔質体22の外面41を覆う部分が多孔質体22と共に外側に突出させられ、その部分が突出量分だけ伸びることとなる。このため、この製造方法に用いられる整列シート25では、挿通孔51の配列位置が、伸びに相当する分(つまり、多孔質体22の突出量に相当する分)だけ搭載対象体としての端子401の配列位置を縮小した位置に規定されている。
【0037】
整列シート25の固定に際しては、まず、本体部21の下面21aにおける開口部21cの縁部に接着剤(一例として、フッ素樹脂系の接着剤)を塗布する。次いで、図6,7に示すように、開口部21cを覆うようにして、整列シート25を下面21aに配置(載置)し、続いて、開口部21cの縁部(接着剤の塗布部分)に向けて整列シート25を押しつけて接着させる。次いで、接着剤が乾燥するまで放置することで、整列シート25を開口部21cの縁部に固定する。この場合、整列シート25に張力を加えることにより、弛みの発生を防止する。なお、上記の例では、本体部21の下面21aに接着剤を塗布しているが、整列シート25の上面(本体部21の下面21aに対向する面)に接着剤を塗布してもよいし、本体部21の下面21aおよび整列シート25の上面の双方に接着剤を塗布してもよい。
【0038】
続いて、図8,9に示すように、本体部21の上面21b側から開口部21cに多孔質体22を挿入し、開口部21cの下面21a側に多孔質体22をはめ込む。次いで、図9に示すように、多孔質体22の各側面(4つの側面)と開口部21cの内周面32との間の隙間に同じ厚みの板材27を挿入する。これにより、各側面43と内周面32との間の離間距離が均等となるように調整される。
【0039】
続いて、図10,11に示すように、本体部21の上面21b側から開口部21c内に押圧板23を傾けた状態で挿入する。その際に、押圧板23の先端部(図10において左側の端部)が開口部21cの内周面32に近づくに連れて、押圧板23の後端部(図10において右側の端部)を多孔質体22に近づけることで、多孔質体22の上方に配置(載置)する。次いで、図12に示すように、本体部21の段部33に固定部材24をはめ込む。続いて、固定部材24の挿通孔24bに固定ねじ24aを挿通させて、側壁部31aのねじ穴33aに固定ねじ24aをねじ込むことにより、固定部材24を側壁部31aに固定する。
【0040】
次いで、図13に示すように、固定部材24に形成されているねじ孔24c、および本体部21の突出部34に形成されているねじ孔34aに押圧ねじ26をねじ込む。この際に、押圧ねじ26のねじ込みによって押圧板23が本体部21の内側から外側に向けて押圧されて、押圧板23が多孔質体22を外側に向けて押圧する。つまり、押圧部としての押圧ねじ26は、多孔質体22との間に配設された押圧板23を介して多孔質体22を押圧する。
【0041】
一方、押圧ねじ26によって押圧された多孔質体22は、図3に示すように、整列シート25の張力に抗して、外面41が本体部21の下面21aよりも外側に位置するように突出させられる。また、多孔質体22の突出に伴い、整列シート25における外面41を覆う部分が多孔質体22と共に外側に突出させられる。続いて、予め決められた突出量だけ多孔質体22が突出した段階で押圧ねじ26のねじ込み(押圧ねじ26による押圧)を停止する。
【0042】
ここで、この状態では、整列シート25の張力によって多孔質体22が本体部21の内側に向けて押圧され、この整列シート25の張力による押圧力と押圧ねじ26による押圧力とが釣り合う結果、多孔質体22が外側に突出した状態に保持される。また、この整列シート25では、上記したように、伸びの分だけ縮小した位置に挿通孔51が形成されている。このため、多孔質体22の突出に伴って整列シート25が伸びることにより、各挿通孔51の配列位置(形成位置)と搭載対象の端子401の配列位置とが一致する。
【0043】
以上により、吸着ヘッド11の製造が完了する。この製造方法では、押圧ねじ26によって多孔質体22を押圧するだけで、多孔質体22の外面41が本体部21の下面21aよりも外側に位置するように、多孔質体22を容易に突出させることが可能となっている。また、この製造方法では、押圧力(押圧ねじ26のねじ込み量)を調整するだけで、多孔質体22の突出量を容易に変更することができる。
【0044】
次に、上記のようにして製造された吸着ヘッド11を備えた半田ボール搭載装置1を用いて半田ボール300を基板400の端子401に搭載する方法、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。
【0045】
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15が、搬送装置14を制御して、吸着ヘッド11を収容容器13の上方に搬送させ、次いで、図14に示すように、吸着ヘッド11における整列シート25の下面と収容容器13の規制用プレート61とが当接(または、近接)するように吸着ヘッド11を降下させる。続いて、制御部15は、吸引機構12を制御して、多孔質体22の内面42と押圧板23の凹部23aとによって形成される空間の空気を押圧板23の排気孔23bから吸引(排気)させる。この際に、その空間が減圧され、これに伴って多孔質体22内の連続気泡を通って多孔質体22の外面41側の空気が吸引(吸気)される。
【0046】
次いで、制御部15は、図外の給気機構から収容容器13内に空気を供給させる。この際に、空気の供給によって収容容器13に収容されている半田ボール300が浮遊させられる。また、図15に示すように、収容容器13内で浮遊している半田ボール300が、吸着ヘッド11の多孔質体22を介して行われる吸気に伴う吸引力によって多孔質体22の外面41側に引き寄せられて、収容容器13の規制用プレート61に形成されている挿通孔62を通って吸着ヘッド11の整列シート25における挿通孔51の形成部位(挿通孔51の縁部)に吸着される。
【0047】
また、半田ボール300が微小なため、半田ボール300同士が互いに引き合う力が重量に対して相対的に大きく、この結果、図15に示すように、整列シート25における挿通孔51の形成部位に吸着された半田ボール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)に他の半田ボール300(以下、この半田ボール300を「余剰の半田ボール300」ともいう)が付着する。
【0048】
続いて、制御部15は、収容容器13に対する空気の供給を停止させることにより、半田ボール300の浮遊を停止させる。次いで、制御部15は、搬送装置14を制御して、図16に示すように、吸着ヘッド11を上方に移動させる。この際に、吸着ヘッド11の整列シート25が収容容器13の規制用プレート61から離間するため、挿通孔51の形成部位に吸着されている搭載対象の半田ボール300と余剰の半田ボール300との間に介在している規制用プレート61の規制作用により、余剰の半田ボール300が搭載対象の半田ボール300から引き離される結果、同図に示すように、余剰の半田ボール300が自重によって落下する。
【0049】
続いて、制御部15は、搬送装置14を制御して、基板400の配置位置の上方に吸着ヘッド11を移動させ、次いで、図17に示すように、吸着ヘッド11に吸着されている半田ボール300の先端部が基板400の端子401に近接する位置に吸着ヘッド11を降下させる。
【0050】
この場合、この吸着ヘッド11では、多孔質体22の外面41が本体部21の下面21aよりも外側に位置するように突出している。このため、図17に示すように、基板400に電子部品402などの突起物が配設されている場合においても、その突起物と吸着ヘッド11との接触を回避しつつ、吸着ヘッド11に吸着されている半田ボール300の先端部を基板400の端子401に十分に近接させることができる。
【0051】
続いて、制御部15は、吸引機構12を制御して、吸引を停止させる。これにより、吸着ヘッド11の内部空間が常圧に復帰し(減圧が解除され)、多孔質体22を介して行われる吸気が停止する結果、吸着ヘッド11による半田ボール300の吸着が解除されて、半田ボール300が端子401上に搭載される。
【0052】
次いで、制御部15は、搬送装置14を制御して、吸着ヘッド11を上方に移動させた後に初期位置に搬送させる。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。
【0053】
このように、この吸着ヘッド11、半田ボール搭載装置1および球状体吸着ヘッド製造方法では、本体部21の下面21aにおける開口部21cの縁部に整列シート25を固定し、開口部21cにはめ込んだ多孔質体22を押圧ねじ26を用いて本体部21の内側から外側に向けて押圧して、外面41が下面21aよりも外側に位置するように多孔質体22を外側に突出させる。このため、この吸着ヘッド11、半田ボール搭載装置1および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、搭載対象体としての基板400の端子401の近傍に電子部品402などの突起物が配設されている場合においても、その突起物と吸着ヘッド11との接触を回避しつつ、吸着ヘッド11に吸着されている半田ボール300の先端部を基板400の端子401に十分に近接させることができる結果、このような搭載対象体に対して半田ボール300を確実に搭載することができる。また、この吸着ヘッド11、半田ボール搭載装置1および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、押圧部としての押圧ねじ26を用いて多孔質体22を押圧するだけで、多孔質体22を外側に容易に突出させることができる。また、この球状体吸着ヘッド製造方法では、押圧力(押圧ねじ26のねじ込み量)を調整するだけで、多孔質体22の突出量を容易に変更することができる。したがって、この吸着ヘッド11、半田ボール搭載装置1および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、吸着ヘッド11を容易に製造することができる結果、吸着ヘッド11の製造コストを十分に低減することができる。
【0054】
また、この吸着ヘッド11、半田ボール搭載装置1および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、押圧ねじ26と多孔質体22との間に配設した押圧板23を介して多孔質体22を押圧することにより、押圧ねじ26による押圧力を分散させて多孔質体22に加えることができる。このため、吸着ヘッド11、半田ボール搭載装置1および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、多孔質体22が強度の低い材料で形成されている場合においても、多孔質体22を破損させることなく確実に外側に突出させることができる。
【0055】
また、この吸着ヘッド11、半田ボール搭載装置1および球状体吸着ヘッド製造方法にでは、多孔質体22の各側面43と各側面43にそれぞれ対向する内周面32との間の各離間距離が均一となるように調整しつつ多孔質体22を押圧する。この場合、開口部21cの内周面32と多孔質体22の側面43との間の各離間距離が均一(一定)であるときには、多孔質体22の側面43(開口部21cの内周面32)におけるどの位置においても、多孔質体22の突出に伴う整列シート25の伸びの量がほぼ均一となる。この結果、多孔質体22の側面43(開口部21cの内周面32)におけるどの位置においても、伸びによる張力が均一となるため、張力が不均一になることに起因する多孔質体22の傾きを確実に防止して水平状態に維持することができる。
【0056】
また、この吸着ヘッド11、半田ボール搭載装置1および球状体吸着ヘッド製造方法によれば、本体部21の下面21a側に配設する以前の状態における挿通孔51の配列位置が外側に突出させる状態における整列シート25の伸びに相当する分だけ端子401の配列位置を縮小した位置に規定されている整列シート25を用いることにより、多孔質体22の突出によって整列シート25が伸びたときの各挿通孔51の配列位置と搭載対象としての各端子401の配列位置とを確実に一致せることができるため、挿通孔51によって整列させた状態で吸着ヘッド11に吸着させた半田ボール300を各端子401に確実に搭載することができる。
【0057】
なお、球状体吸着ヘッド、球状体搭載装置および球状体吸着ヘッド製造方法は、上記の構成および方法に限定されない。例えば、挿通孔51が予め(本体部21への固定に先立って)形成されている整列シート25を用いる構成および方法について上記したが、挿通孔51が形成されていない状態の整列シート25を本体部21に固定した後に、レーザーやドリルを用いて挿通孔51を形成する構成および方法や、挿通孔51が形成されていない状態の整列シート25を本体部21に固定して多孔質体22を突出させた後に、レーザーやドリルを用いて挿通孔51を形成する構成および方法を採用することもできる。
【0058】
また、接着剤を用いて整列シート25を本体部21に固定する構成および方法について上記したが、ねじを用いて整列シート25を本体部21に固定する構成および方法を採用することもできる。また、樹脂シートで構成された整列シート25を用いる構成および方法について上記したが、金属などの樹脂以外の材料で構成した整列シート25を用いる構成および方法を採用することもできる。
【0059】
また、多孔質体22の側面43と側壁部31の内周面32との間の隙間に調整部として板材27を挿入することによって多孔質体22の各側面43と側壁部31の内周面32との間の各離間距離が均一となるように調整する構成および方法について上記したが、例えば、各側壁部31に横向きのねじ孔を形成し、このねじ孔に調整部としてのねじをねじ込ませて多孔質体22の各側面43を押圧することによって側面43と内周面32との間の各離間距離を調整する構成および方法を採用することもできる。
【0060】
また、挿通孔51の直径L2が半田ボール300の直径L1よりも短く規定され、挿通孔51の縁部で半田ボール300を吸着する構成例について上記したが、挿通孔51の直径L2を半田ボール300の直径L1よりも長く規定して、挿通孔51内(挿通孔51の形成部位の他の一例)で半田ボール300を吸着する構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【0061】
1 半田ボール搭載装置
11 吸着ヘッド
14 搬送装置
21 本体部
21a 下面
21c 開口部
22 多孔質体
23 押圧板
25 整列シート
26 押圧ねじ
27 シックネス材
41 外面
51 挿通孔
300 半田ボール
【特許請求の範囲】
【請求項1】
開口部が形成された本体部と、前記開口部にはめ込まれた板状の多孔質体と、球状体を整列させる挿通孔が形成されて前記開口部および前記多孔質体の外面を覆った状態で前記本体部の一面側に配設された整列シートとを備え、前記多孔質体を介して行われる吸気によって前記挿通孔の形成部位に前記球状体を吸着する球状体吸着ヘッドであって、
前記本体部の内側から外側に向けて前記多孔質体を押圧する押圧部を備え、
前記整列シートは、前記一面における前記開口部の縁部に固定され、
前記多孔質体は、前記外面が前記一面よりも前記外側に位置するように前記押圧部の押圧力によって当該外側に突出させられている球状体吸着ヘッド。
【請求項2】
前記押圧部と前記多孔質体との間に配設された板体を備え、
前記押圧部は、前記板体を介して前記多孔質体を押圧する請求項1記載の球状体吸着ヘッド。
【請求項3】
前記多孔質体の各側面と前記開口部の内周面との間の各離間距離が均一となるように調整可能な調整部を備えている請求項1または2記載の球状体吸着ヘッド。
【請求項4】
請求項1から3のいずれかに記載の球状体吸着ヘッドと、前記球状体を吸着させる吸着位置に前記球状体吸着ヘッドを搬送すると共に前記球状体を吸着している前記球状体吸着ヘッドを搭載対象体の配置位置まで搬送する搬送装置とを備えて、前記球状体を前記搭載対象体に搭載する球状体搭載装置。
【請求項5】
開口部が形成された本体部と、前記開口部にはめ込まれた板状の多孔質体と、球状体を整列させる挿通孔が形成されて前記開口部および前記多孔質体の外面を覆った状態で前記本体部の一面側に配設された整列シートとを備えて前記多孔質体を介して行われる吸気によって前記挿通孔の形成部位に前記球状体を吸着する球状体吸着ヘッドを製造する球状体吸着ヘッド製造方法であって、
前記一面における前記開口部の縁部に前記整列シートを固定し、
前記開口部にはめ込んだ前記多孔質体を前記本体部の内側から外側に向けて押圧し、前記外面が前記一面よりも外側に位置するように前記多孔質体を当該外側に突出させて製造する球状体吸着ヘッド製造方法。
【請求項6】
前記板体を介して前記多孔質体を押圧する請求項5記載の球状体吸着ヘッド製造方法。
【請求項7】
前記多孔質体の各側面と前記開口部の内周面との間の各離間距離が均一となるように調整しつつ前記多孔質体を押圧する請求項5または6記載の球状体吸着ヘッド製造方法。
【請求項8】
前記一面側に配設する以前の状態における前記挿通孔の配列位置が前記外側に突出させる状態における前記整列シートの伸びに相当する分だけ前記球状体を搭載する搭載対象体の配列位置を縮小した位置に規定されている当該整列シートを用いる請求項5から7のいずれかに記載の球状体吸着ヘッド製造方法。
【請求項1】
開口部が形成された本体部と、前記開口部にはめ込まれた板状の多孔質体と、球状体を整列させる挿通孔が形成されて前記開口部および前記多孔質体の外面を覆った状態で前記本体部の一面側に配設された整列シートとを備え、前記多孔質体を介して行われる吸気によって前記挿通孔の形成部位に前記球状体を吸着する球状体吸着ヘッドであって、
前記本体部の内側から外側に向けて前記多孔質体を押圧する押圧部を備え、
前記整列シートは、前記一面における前記開口部の縁部に固定され、
前記多孔質体は、前記外面が前記一面よりも前記外側に位置するように前記押圧部の押圧力によって当該外側に突出させられている球状体吸着ヘッド。
【請求項2】
前記押圧部と前記多孔質体との間に配設された板体を備え、
前記押圧部は、前記板体を介して前記多孔質体を押圧する請求項1記載の球状体吸着ヘッド。
【請求項3】
前記多孔質体の各側面と前記開口部の内周面との間の各離間距離が均一となるように調整可能な調整部を備えている請求項1または2記載の球状体吸着ヘッド。
【請求項4】
請求項1から3のいずれかに記載の球状体吸着ヘッドと、前記球状体を吸着させる吸着位置に前記球状体吸着ヘッドを搬送すると共に前記球状体を吸着している前記球状体吸着ヘッドを搭載対象体の配置位置まで搬送する搬送装置とを備えて、前記球状体を前記搭載対象体に搭載する球状体搭載装置。
【請求項5】
開口部が形成された本体部と、前記開口部にはめ込まれた板状の多孔質体と、球状体を整列させる挿通孔が形成されて前記開口部および前記多孔質体の外面を覆った状態で前記本体部の一面側に配設された整列シートとを備えて前記多孔質体を介して行われる吸気によって前記挿通孔の形成部位に前記球状体を吸着する球状体吸着ヘッドを製造する球状体吸着ヘッド製造方法であって、
前記一面における前記開口部の縁部に前記整列シートを固定し、
前記開口部にはめ込んだ前記多孔質体を前記本体部の内側から外側に向けて押圧し、前記外面が前記一面よりも外側に位置するように前記多孔質体を当該外側に突出させて製造する球状体吸着ヘッド製造方法。
【請求項6】
前記板体を介して前記多孔質体を押圧する請求項5記載の球状体吸着ヘッド製造方法。
【請求項7】
前記多孔質体の各側面と前記開口部の内周面との間の各離間距離が均一となるように調整しつつ前記多孔質体を押圧する請求項5または6記載の球状体吸着ヘッド製造方法。
【請求項8】
前記一面側に配設する以前の状態における前記挿通孔の配列位置が前記外側に突出させる状態における前記整列シートの伸びに相当する分だけ前記球状体を搭載する搭載対象体の配列位置を縮小した位置に規定されている当該整列シートを用いる請求項5から7のいずれかに記載の球状体吸着ヘッド製造方法。
【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14】
【図15】
【図16】
【図17】
【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14】
【図15】
【図16】
【図17】
【公開番号】特開2013−4892(P2013−4892A)
【公開日】平成25年1月7日(2013.1.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−137088(P2011−137088)
【出願日】平成23年6月21日(2011.6.21)
【出願人】(000227180)日置電機株式会社 (982)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年1月7日(2013.1.7)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年6月21日(2011.6.21)
【出願人】(000227180)日置電機株式会社 (982)
【Fターム(参考)】
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