球状体吸着ヘッドおよび球状体搭載装置
【課題】搭載対象体に対して球状体を確実に搭載させる。
【解決手段】先端部２１ａ側に開口部４２ａを有する箱状に形成された本体部２１と、互いに重ね合わせた状態で開口部４２ａを閉塞するように本体部２１に配設される２つの多孔質体２２ａ，２２ｂと、球状体を整列させる挿通孔５１が形成されて多孔質体２２ａの外面側に配設された整列シート２３とを備えて、本体部２１と多孔質体２２ａ，２２ｂとによって形成される内部空間４２が減圧されたときに多孔質体２２ａ，２２ｂ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、整列シート２３に隣接する多孔質体２２ａは、その平均空孔径が多孔質体２２ｂの平均空孔径よりも短くなるように形成されている。
【解決手段】先端部２１ａ側に開口部４２ａを有する箱状に形成された本体部２１と、互いに重ね合わせた状態で開口部４２ａを閉塞するように本体部２１に配設される２つの多孔質体２２ａ，２２ｂと、球状体を整列させる挿通孔５１が形成されて多孔質体２２ａの外面側に配設された整列シート２３とを備えて、本体部２１と多孔質体２２ａ，２２ｂとによって形成される内部空間４２が減圧されたときに多孔質体２２ａ，２２ｂ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、整列シート２３に隣接する多孔質体２２ａは、その平均空孔径が多孔質体２２ｂの平均空孔径よりも短くなるように形成されている。
【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、および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、本体の中央部には、真空吸引空間に連通する吸引孔が形成されている。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ように本体部に装着されている。また、穴開きプレートは、多孔質体の下面に装着されている。この搭載ヘッドでは、吸引孔を介して真空吸引空間が真空吸引されたときに、多孔質体の微細な連通孔を通して吸気が行われ、これによって穴開きプレートに形成されている穴に導電性ボールが吸着される。また、真空吸引を停止することにより、導電性ボールの吸着が解除される。
【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ことを本願発明者は見出した。すなわち、この搭載ヘッドでは、真空吸引空間を真空吸引することにより、真空吸引空間の開口部を閉塞するように装着された板状の多孔質体を通して行われる吸気によって導電性ボールを吸着している。この場合、この搭載ヘッドでは、板状の多孔質体が１つの大きな真空吸引空間の開口部を閉塞するように装着されている。このため、真空吸引空間が真空吸引されて負圧となったときには、多孔質体に加わる外部の大気圧により、真空吸引空間の内部側に向けて中央部が凹むようにして多孔質体が変形（湾曲）するおそれがある。このように多孔質体が変形したときには、導電性ボールが収容されている容器の上方に搭載ヘッドを位置させて導電性ボールの吸着を行わせる際に、穴開きプレートの中央部が導電性ボールから離間し、これに起因して、中央部の穴に導電性ボールが吸着されないおそれがある。また、中央部の穴に導電性ボールが吸着されたとしても、搭載対象体（ワーク）の上部に搭載ヘッドを位置させた状態において、穴開きプレートの中央部が基板から離間することとなるため、吸着を解除したときに、中央部に吸着されていた導電性ボールが、搭載対象体における電極の上に正しく落下しないおそれもある。したがって、この搭載ヘッドを用いて導電性ボールの搭載を行ったときには、搭載対象体における電極の一部に導電性ボールが搭載されない欠陥が生じるおそれがある。この場合、多孔質体を厚く形成して剛性を高め、これによって多孔質体の変形を少なく抑える方法も考えられる。しかしながら、この方法では、多孔質体の厚みが厚くなる分、連続気泡の長さが長くなるため、多孔質体を介して行われる吸気の際の抵抗が大きくなり、これに起因して吸引力が低下する結果、導電性ボールの吸着が困難となるおそれがある。
【０００５】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、搭載対象体に対して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、先端部側に開口部を有する箱状に形成された本体部と、前記開口部を閉塞するように前記本体部に配設さ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多孔質体の外面側に配設された整列シートとを備えて、前記本体部と前記多孔質体とによって形成される内部空間が減圧されたときに当該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、互いに重ね合わせた状態で配設された複数の前記多孔質体を備え、前記各多孔質体のうちの整列シートに隣接する多孔質体は、当該多孔質体の平均空孔径が他の前記多孔質体の平均空孔径よりも短くなるように形成されている。
【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、前記他の多孔質体のうちの少なくとも１つは、当該多孔質体の厚みが前記整列シートに隣接する多孔質体の厚みよりも厚くなるように形成されている。
【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、前記多孔質体を２つ備え、前記整列シートに隣接する一方の前記多孔質体は、当該一方の多孔質体の平均空孔径が他方の前記多孔質体の平均空孔径よりも短く、かつ前記一方の多孔質体の厚みが前記他方の多孔質体の厚みよりも薄くなるように形成されている。
【０００９】
また、請求項４記載の球状体吸着ヘッドは、請求項１から３のいずれかに記載の球状体吸着ヘッドにおいて、前記各多孔質体はセラミックスでそれぞれ形成されている。
【００１０】
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。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の球状体吸着ヘッドによれば、互いに重ね合わせた状態で配設された複数の多孔質体を備えたことにより、整列シートに隣接する多孔質体の平均空孔径を短く規定して十分な通気性を確保し、その多孔質体を除く他の多孔質体の平均空孔径を長く規定して十分な剛性を確保することで、各多孔質体によって十分な吸引力および十分な剛性の双方を確保することができる。このため、この吸着ヘッドによれば、本体部の内部空間の減圧に伴って大気圧が加わったときの中央部分が凹むような多孔質体の変形を十分に少なく抑え、かつ十分な吸引力での吸引を行わせることができる。したがって、この吸着ヘッドによれば、多孔質体の変形によって中央部が吸着対象の球状体が収容されている収容容器から離間することに起因して整列シートにおける中央部の挿通孔の形成部位に球状体が吸着されない事態を防止して、整列シートにおける全ての挿通孔の形成部位に球状体を確実に吸着させることができる。また、この球状体吸着ヘッドによれば、多孔質体の変形が十分に少なく抑えられているため、整列シートにおける全ての挿通孔の形成部位に球状体が吸着されている球状体吸着ヘッドを搭載対象体としての基板の端子に向けて降下させた際に、全ての球状体を各端子に対して十分に近接させることができる。したがって、この球状体吸着ヘッドによれば、全ての球状体が各端子の上に正しく落下して、全ての端子に球状体を確実に搭載することができる。
【００１２】
また、請求項２記載の球状体吸着ヘッドによれば、整列シートに隣接する多孔質体を除く他の多孔質体のうちの少なくとも１つの厚みが整列シートに隣接する多孔質体の厚みよりも厚くなるように形成したことにより、整列シートに隣接する多孔質体の通気性をより高めることができると共に、他の多孔質体の剛性をより高めることができる。このため、この球状体吸着ヘッドによれば、これら複数の多孔質体によって一層十分な吸引力および一層十分な剛性を確保することができる結果、搭載対象体としての基板の端子の全てに球状体を一層確実に搭載することができる。
【００１３】
また、請求項３記載の球状体吸着ヘッドによれば、２つの多孔質体を備え、整列シートに隣接する一方の多孔質体の平均空孔径が他方の多孔質体の平均空孔径よりも短く、かつ一方の多孔質体の厚みが他方の多孔質体の厚みよりも薄くなるように形成したことにより、一方の多孔質体の通気性を十分に高めて、他方の多孔質体の剛性を十分に高めることができるため、多孔質体を２つだけ備えた簡易な構成でありながら、十分な吸引力および十分な剛性の双方を確保することができる。このため、この球状体吸着ヘッドによれば、搭載対象体としての基板の端子の全てに対する球状体の確実な搭載をコストを低減しつつ実現することができる。
【００１４】
また、請求項４記載の球状体吸着ヘッドによれば、各多孔質体をセラミックスでそれぞれ形成したことにより、樹脂等で多孔質体を形成する構成と比較して、多孔質体の剛性をさらに高めることができるため、多孔質体の変形をさらに少なく抑えることができる結果、搭載対象体としての基板の端子の全てに球状体をより確実に搭載することができる。
【００１５】
また、請求項５記載の球状体搭載装置によれば、上記の球状体吸着ヘッドを備えたことにより、上記球状体搭載装置が有する効果と同様の効果を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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】挿通孔５１の直径Ｌ２、多孔質体２２ａにおける通気経路Ｈａの平均空孔径Ｄａ、および多孔質体２２ｂにおける通気経路Ｈｂの平均空孔径Ｄｂの関係を説明する説明図である。
【図６】整列シート２３の挿通孔５１、および多孔質体２２ａにおける通気経路Ｈａの開口部の位置関係を説明する説明図である。
【図７】吸着ヘッド１１の分解斜視図である。
【図８】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９】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１０】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１１】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。
【図１２】半田ボール３００の搭載工程を説明する第５の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、球状体吸着ヘッドおよび球状体搭載装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１８】
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。
【００１９】
吸着ヘッド１１は、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３，７に示すように、本体部２１、２つ（複数の一例）の多孔質体２２ａ，２２ｂ、および整列シート２３を備えて構成されている。
【００２０】
本体部２１は、図３，７に示すように、側壁部３１ａ〜３１ｄ（以下、区別しないときには「側壁部３１」ともいう）、および基端部側壁部３２を備えて、開口部４２ａを有する箱状に形成されている。また、開口部４２ａの縁部には、本体部２１における先端部２１ａ側の端面（両図における上側の端面）との間で段差を有すると共に、多孔質体２２ａ，２２ｂを位置決めし、かつ多孔質体２２ａ，２２ｂの外周縁部を支持する機能を有する段部４１が形成されている。
【００２１】
また、図３，７に示すように、基端部側壁部３２の中央部には、本体部２１と多孔質体２２ａとによって形成される内部空間４２に連通して、内部空間４２内の空気を排出するための排気孔３２ｂが形成されている。
【００２２】
多孔質体２２ａ，２２ｂは、図３，７に示すように、互いに同じ（ほぼ同じ）大きさの長方形の薄板状に構成されている。また、多孔質体２２ａ，２２ｂは、図３に示すように、本体部２１の開口部４２ａを閉塞するようにして、多孔質体２２ａの内面７２ａと多孔質体２２ｂの外面７１ｂとを当接させて互いに重ね合わせた状態で、本体部２１の先端部２１ａ側に配設されている。この場合、多孔質体２２ａ，２２ｂは、本体部２１の段部４１にはめ込まれるように配設されている。この多孔質体２２ａ，２２ｂが本体部２１に配設された状態では、同図に示すように、段部４１の上面が、多孔質体２２ｂの内面７２ｂに当接した状態となり、これにより、多孔質体２２ｂ、および多孔質体２２ｂに重ね合わされている多孔質体２２ａが段部４１によって支持されている。また、この状態では、段部４１の側面４１ａに多孔質体２２ａ，２２ｂの端面が当接（または近接）しており、これにより、多孔質体２２ａ，２２ｂが本体部２１に対して位置決めされると共に、平面方向への多孔質体２２ａ，２２ｂの移動が規制されている。
【００２３】
また、多孔質体２２ａ，２２ｂは、一例として、連続気泡構造のセラミックスによって形成されている。この場合、整列シート２３に隣接する多孔質体２２ａは、図５，６に示すように、内部に形成されている通気経路（連続気泡）Ｈａの直径の平均値である平均空孔径Ｄａが、後述する整列シート２３の挿通孔５１の直径Ｌ２（例えば、４０μｍ）よりも短くなるように（一例として、５μｍ〜２０μｍ程度となるように）形成されている。また、多孔質体２２ａは、図６に示すように、多孔質体２２ａの外面７１ａにおける各通気経路Ｈａの開口部同士の間隔が、平均空孔径Ｄａの１／２〜２倍程度となるように形成されている。
【００２４】
また、多孔質体２２ａよりも本体部２１の基端部２１ｂ側に位置する多孔質体２２ｂ（整列シートに隣接する多孔質体を除く他の多孔質体の一例）は、図５に示すように、内部に形成されている通気経路Ｈｂの直径の平均値である平均空孔径Ｄｂが、多孔質体２２ａの平均空孔径Ｄａよりも長くなるように（一例として、５０μｍ〜２００μｍ程度となるように）形成されている。つまり、この吸着ヘッド１１では、整列シート２３に隣接する多孔質体２２ａの平均空孔径Ｄａが他の多孔質体２２ｂの平均空孔径Ｄｂよりも短くなるように形成されている。なお、図３，７，８，１１では、通気経路Ｈａ，Ｈｂの図示を省略する。
【００２５】
また、この例では、同図に示すように、整列シート２３に隣接する多孔質体２２ａの厚みＴａが、本体部２１の基端部２１ｂ側に位置する多孔質体２２ｂ（整列シートに隣接する多孔質体を除く他の多孔質体の少なくとも１つの一例）の厚みＴｂよりも薄くなるように（一例として、厚みＴａが厚みＴｂの厚みの１／２程度となるように）形成されている。
【００２６】
ここで、セラミックス製のこの種の多孔質体は、ケイ素や金属の酸化物、ケイ素や金属の炭化物、およびケイ素や金属の窒化物などを主成分とする原料粒子を焼成（焼結）して作製される。このようにして作製される多孔質体は、原料粒子の平均粒径が長いほど平均空孔径が長く、原料粒子の平均粒径が短いほど平均空孔径が短く形成される。また、このようにして作製される多孔質体は、原料粒子の平均粒径が長いほど剛性が高く（ヤング率が大きく）、原料粒子の平均粒径が短いほど剛性が低く（ヤング率が小さく）形成される。つまり、この種の多孔質体は、平均空孔径が長いほど剛性が高く形成され、平均空孔径が短いほど剛性が低く形成される。
【００２７】
一方、後述するように、整列シート２３に形成されている全ての挿通孔５１の形成部位において半田ボール３００を吸着させるには（図４参照）、図５，６に示すように、整列シート２３に隣接する多孔質体２２ａの外面７１ａにおける多孔質体２２ａの通気経路Ｈａの開口部の少なくとも１つ（または、その一部）を整列シート２３の挿通孔５１に対向させ、この通気経路Ｈａの開口部を通して吸気を行わせる必要がある。このためには、平均空孔径Ｄａを短く（例えば、上記したように、挿通孔５１の直径Ｌ２よりも短い５μｍ〜２０μｍ程度に）規定した通気経路Ｈａが高い密度で隣接するように（例えば、上記したように、隣接する通気経路Ｈａ同士の間隔が、平均空孔径の１／２〜２倍程度となるように）多孔質体２２ａを形成する必要があり、この結果、多孔質体２２ａの剛性が低下する。
【００２８】
この場合、多孔質体を１つだけ備えた構成では、多孔質体の厚みを厚くすることで剛性を高める方法も考えられるが、この方法では、連続気泡の平均空孔径が短くかつその連続気泡長が長くなるため、多孔質体を介して行われる吸気の際の抵抗が大きくなり、これに起因して吸引力が低下することとなる。これに対して、この吸着ヘッド１１では、２つの多孔質体２２ａ，２２ｂを備えているため、整列シート２３に隣接する多孔質体２２ａの平均空孔径Ｄａを短く規定すると共に多孔質体２２ａの厚みＴａを薄く形成して十分な通気性を確保し、本体部２１の基端部２１ｂ側に配設される多孔質体２２ｂの平均空孔径Ｄｂを長く規定すると共に多孔質体２２ｂの厚みＴｂを厚く形成して十分な剛性を確保することで、２つの多孔質体２２ａ，２２ｂによって十分な吸引力および十分な剛性の双方を確保することができる。
【００２９】
整列シート２３は、図３，７に示すように、多孔質体２２ａ，２２ｂよりも大きい長方形の薄板状に形成され、図３に示すように、多孔質体２２ａを覆うようにして多孔質体２２ａの外面７１ａ側に配設されている。また、整列シート２３は、搭載対象体としての基板４００における端子４０１の配列と同じ配列で形成されて、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を備えている。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、整列シート２３は、一例として、樹脂シートで形成されている。
【００３０】
この吸着ヘッド１１では、本体部２１と多孔質体２２ａ，２２ｂとによって形成される内部空間４２が排気によって減圧され、それに伴って多孔質体２２ａ，２２ｂを介して行われる吸気により、多孔質体２２ａの外面７１ａ側に配設されている整列シート２３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、内部空間４２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。
【００３１】
吸引機構１２は、配管を介して吸着ヘッド１１の排気孔３２ｂ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の制御に従って吸着ヘッド１１の内部空間４２の空気を吸引する。
【００３２】
収容容器１３は、図８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。
【００３３】
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２３を規制用プレート６１に近接（または、接触）させた状態（図８参照）において、吸着ヘッド１１における整列シート２３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。
【００３４】
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。
【００３５】
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、およびに基板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４２の空気を吸引させる。
【００３６】
次に、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。なお、この例では、吸着ヘッド１１における本体部２１の先端部２１ａ側を下向きにした状態で半田ボール３００を吸着するものとする。
【００３７】
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８示すように、吸着ヘッド１１における整列シート２３と収容容器１３の規制用プレート６１とが近接（または、接触）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、吸着ヘッド１１の内部空間４２の空気を吸引させる。この際に、内部空間４２が減圧され、これに伴って多孔質体２２ａ，２２ｂ内の連続気泡を通って多孔質体２２ａの外面７１ａ側の空気が吸引（吸気）される。
【００３８】
ここで、この吸着ヘッド１１では、２つの多孔質体２２ａ，２２ｂを備え、整列シート２３に隣接する多孔質体２２ａの平均空孔径Ｄａを短く規定すると共に多孔質体２２ａの厚みＴａを薄く形成して十分な通気性を確保し、本体部２１の基端部２１ｂ側に配設される多孔質体２２ｂの平均空孔径Ｄｂを長く規定すると共に多孔質体２２ｂの厚みＴｂを厚く形成して十分な剛性を確保することで、２つの多孔質体２２ａ，２２ｂによって十分な吸引力および十分な剛性の双方を確保している。このため、この吸着ヘッド１１では、本体部２１の内部空間４２の減圧に伴って大気圧が加わったときの中央部分が凹むような多孔質体２２ａ，２２ｂの変形が十分に少なく抑えられ、かつ十分な吸引力での吸引が行われる。
【００３９】
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９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２２ａ，２２ｂを介して行われる吸気に伴う吸引力によって多孔質体２２ａの外面７１ａ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２３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。
【００４０】
この場合、この吸着ヘッド１１では、上記したように、本体部２１の内部空間４２が減圧されている状態における中央部分が凹むような多孔質体２２ａ，２２ｂの変形が十分に少なく抑えられ、かつ十分な吸引力での吸引が行われる。このため、この吸着ヘッド１１では、多孔質体２２ａ，２２ｂの変形によって中央部が収容容器１３の規制用プレート６１から離間し、これに起因して整列シート２３における中央部の挿通孔５１の形成部位に半田ボール３００が吸着されない事態が防止されて、整列シート２３における全ての挿通孔５１の形成部位（挿通孔５１の縁部）に半田ボール３００が確実に吸着される。
【００４１】
一方、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９に示すように、整列シート２３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。
【００４２】
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１０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２３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。
【００４３】
続いて、制御部１５は、搬送装置１４を制御して、図１１に示すように、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１２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。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４２が常圧に復帰し（減圧が解除される）、多孔質体２２ａ，２２ｂ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の吸着が解除される。
【００４４】
この場合、この吸着ヘッド１１では、上記したように、多孔質体２２ａ，２２ｂの変形が十分に少なく抑えられているため、基板４００の端子４０１に向けて吸着ヘッド１１を降下させた際に、吸着ヘッド１１によって吸着されている全ての半田ボール３００が各端子４０１に対して十分に近接する。このため、全ての半田ボール３００が各端子４０１の上に正しく落下して、全ての端子４０１に半田ボール３００が確実に搭載される。
【００４５】
次いで、制御部１５は、搬送装置１４を制御して、同図に示すように、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。
【００４６】
なお、この半田ボール搭載装置１および吸着ヘッド１１では、平均空孔径Ｄａが異なる複数種類の多孔質体２２ａを予め用意すると共に、挿通孔５１の直径Ｌ２が異なる複数種類の整列シート２３を予め用意し、半田ボール３００の直径Ｌ１に応じて多孔質体２２ａや整列シート２３を交換することで、直径Ｌ１の異なる複数種類の半田ボール３００の吸着を行うことができる。
【００４７】
このように、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、互いに重ね合わせた状態で配設された２つ（複数）の多孔質体２２ａ，２２ｂを備えたことにより、整列シート２３に隣接する多孔質体２２ａの平均空孔径Ｄａを短く規定して十分な通気性を確保し、多孔質体２２ａを除く他の多孔質体としての多孔質体２２ｂの平均空孔径Ｄｂを長く規定して十分な剛性を確保することで、２つの多孔質体２２ａ，２２ｂによって十分な吸引力および十分な剛性の双方を確保することができる。このため、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、本体部２１の内部空間４２の減圧に伴って大気圧が加わったときの中央部分が凹むような多孔質体２２ａ，２２ｂの変形を十分に少なく抑え、かつ十分な吸引力での吸引を行わせることができる。したがって、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、多孔質体２２ａ，２２ｂの変形によって中央部が収容容器１３の規制用プレート６１から離間し、これに起因して整列シート２３における中央部の挿通孔５１の形成部位に半田ボール３００が吸着されない事態を防止して、整列シート２３における全ての挿通孔５１の形成部位に半田ボール３００を確実に吸着させることができる。また、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、多孔質体２２ａ，２２ｂの変形が十分に少なく抑えられているため、整列シート２３における全ての挿通孔５１の形成部位に半田ボール３００が吸着されている吸着ヘッド１１を基板４００の端子４０１に向けて降下させた際に、全ての半田ボール３００を各端子４０１に対して十分に近接させることができる。したがって、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、全ての半田ボール３００が各端子４０１の上に正しく落下して、全ての端子４０１に半田ボール３００を確実に搭載することができる。
【００４８】
また、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、整列シート２３に隣接する多孔質体２２ａを除く他の多孔質体としての多孔質体２２ｂの厚みＴｂが多孔質体２２ａの厚みＴａよりも厚くなるように形成したことにより、多孔質体２２ａの通気性をより高めることができると共に、多孔質体２２ｂの剛性をより高めることができる。このため、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、２つの多孔質体２２ａ，２２ｂによって一層十分な吸引力および一層十分な剛性を確保することができる結果、全ての端子４０１に半田ボール３００を一層確実に搭載することができる。
【００４９】
また、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、２つの多孔質体２２ａ，２２ｂを備え、整列シート２３に隣接する一方の多孔質体２２ａの平均空孔径Ｄａが他方の多孔質体２２ｂの平均空孔径Ｄｂよりも短く、かつ一方の多孔質体２２ａの厚みＴａが他方の多孔質体２２ｂの厚みＴｂよりも薄くなるように形成したことにより、多孔質体２２ａの通気性を十分に高めて、多孔質体２２ｂの剛性を十分に高めることができるため、多孔質体２２ａ，２２ｂを２つだけ備えた簡易な構成でありながら、十分な吸引力および十分な剛性の双方を確保することができる。このため、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、全ての端子４０１に対する半田ボール３００の確実な搭載をコストを低減しつつ実現することができる。
【００５０】
また、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、各多孔質体２２ａ，２２ｂをセラミックスでそれぞれ形成したことにより、樹脂等で多孔質体２２ａ，２２ｂを形成する構成と比較して、多孔質体２２ａ，２２ｂの剛性をさらに高めることができるため、多孔質体２２ａ，２２ｂの変形をさらに少なく抑えることができる結果、全ての端子４０１に半田ボール３００をより確実に搭載することができる。
【００５１】
なお、球状体吸着ヘッドおよび球状体搭載装置は、上記の構成および方法に限定されない。例えば、連続気泡構造のセラミックスで形成された多孔質体２２ａ，２２ｂを備えた構成例について上記したが、連続気泡構造の樹脂（例えば、ポリエチレン）や、連続気泡構造の金属（例えば、ステンレス、チタン、銅、ニッケル、アルミニウム、およびこれらの合金）で形成された多孔質体２２ａ，２２ｂを備えた構成を採用することもできる。
【００５２】
また、２つの多孔質体２２ａ，２２ｂを備えた構成例について上記したが、３つ以上の多孔質体を備え、これらの各多孔質体を互いに重ね合わせた状態で配設した構成を採用することもできる。この場合、３つ以上の多孔質体を備えたときには、整列シート２３に隣接する多孔質体２２ａを除く他の多孔質体のうちの１つ以上の厚みが多孔質体２２ａの厚みＴａよりも厚く、残りの多孔質体の厚みが多孔質体２２ａの厚みＴａ以下となる構成を採用することもできる。
【００５３】
また、整列シート２３に隣接する多孔質体２２ａを除く他の多孔質体の厚み（上記の例では、多孔質体２２ｂの厚みＴｂ）が多孔質体２２ａの厚みＴａよりも厚くなるように形成した例について上記したが、整列シート２３に隣接する多孔質体２２ａの厚みＴａが他の多孔質体の厚みよりも厚い構成を採用することもできる。
【００５４】
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】
【００５５】
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 先端部
２２ａ，２２ｂ 多孔質体
２３ 整列シート
４２ 内部空間
４２ａ 開口部
５１ 挿通孔
７１ａ 外面
３００ 半田ボール
４００ 基板
４０１ 端子
Ｄａ，Ｄｂ 平均空孔径
Ｈａ，Ｈｂ 通気経路
Ｔａ，Ｔｂ 厚み
【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、および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、本体の中央部には、真空吸引空間に連通する吸引孔が形成されている。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ように本体部に装着されている。また、穴開きプレートは、多孔質体の下面に装着されている。この搭載ヘッドでは、吸引孔を介して真空吸引空間が真空吸引されたときに、多孔質体の微細な連通孔を通して吸気が行われ、これによって穴開きプレートに形成されている穴に導電性ボールが吸着される。また、真空吸引を停止することにより、導電性ボールの吸着が解除される。
【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ことを本願発明者は見出した。すなわち、この搭載ヘッドでは、真空吸引空間を真空吸引することにより、真空吸引空間の開口部を閉塞するように装着された板状の多孔質体を通して行われる吸気によって導電性ボールを吸着している。この場合、この搭載ヘッドでは、板状の多孔質体が１つの大きな真空吸引空間の開口部を閉塞するように装着されている。このため、真空吸引空間が真空吸引されて負圧となったときには、多孔質体に加わる外部の大気圧により、真空吸引空間の内部側に向けて中央部が凹むようにして多孔質体が変形（湾曲）するおそれがある。このように多孔質体が変形したときには、導電性ボールが収容されている容器の上方に搭載ヘッドを位置させて導電性ボールの吸着を行わせる際に、穴開きプレートの中央部が導電性ボールから離間し、これに起因して、中央部の穴に導電性ボールが吸着されないおそれがある。また、中央部の穴に導電性ボールが吸着されたとしても、搭載対象体（ワーク）の上部に搭載ヘッドを位置させた状態において、穴開きプレートの中央部が基板から離間することとなるため、吸着を解除したときに、中央部に吸着されていた導電性ボールが、搭載対象体における電極の上に正しく落下しないおそれもある。したがって、この搭載ヘッドを用いて導電性ボールの搭載を行ったときには、搭載対象体における電極の一部に導電性ボールが搭載されない欠陥が生じるおそれがある。この場合、多孔質体を厚く形成して剛性を高め、これによって多孔質体の変形を少なく抑える方法も考えられる。しかしながら、この方法では、多孔質体の厚みが厚くなる分、連続気泡の長さが長くなるため、多孔質体を介して行われる吸気の際の抵抗が大きくなり、これに起因して吸引力が低下する結果、導電性ボールの吸着が困難となるおそれがある。
【０００５】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、搭載対象体に対して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、先端部側に開口部を有する箱状に形成された本体部と、前記開口部を閉塞するように前記本体部に配設さ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多孔質体の外面側に配設された整列シートとを備えて、前記本体部と前記多孔質体とによって形成される内部空間が減圧されたときに当該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、互いに重ね合わせた状態で配設された複数の前記多孔質体を備え、前記各多孔質体のうちの整列シートに隣接する多孔質体は、当該多孔質体の平均空孔径が他の前記多孔質体の平均空孔径よりも短くなるように形成されている。
【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、前記他の多孔質体のうちの少なくとも１つは、当該多孔質体の厚みが前記整列シートに隣接する多孔質体の厚みよりも厚くなるように形成されている。
【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、前記多孔質体を２つ備え、前記整列シートに隣接する一方の前記多孔質体は、当該一方の多孔質体の平均空孔径が他方の前記多孔質体の平均空孔径よりも短く、かつ前記一方の多孔質体の厚みが前記他方の多孔質体の厚みよりも薄くなるように形成されている。
【０００９】
また、請求項４記載の球状体吸着ヘッドは、請求項１から３のいずれかに記載の球状体吸着ヘッドにおいて、前記各多孔質体はセラミックスでそれぞれ形成されている。
【００１０】
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。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の球状体吸着ヘッドによれば、互いに重ね合わせた状態で配設された複数の多孔質体を備えたことにより、整列シートに隣接する多孔質体の平均空孔径を短く規定して十分な通気性を確保し、その多孔質体を除く他の多孔質体の平均空孔径を長く規定して十分な剛性を確保することで、各多孔質体によって十分な吸引力および十分な剛性の双方を確保することができる。このため、この吸着ヘッドによれば、本体部の内部空間の減圧に伴って大気圧が加わったときの中央部分が凹むような多孔質体の変形を十分に少なく抑え、かつ十分な吸引力での吸引を行わせることができる。したがって、この吸着ヘッドによれば、多孔質体の変形によって中央部が吸着対象の球状体が収容されている収容容器から離間することに起因して整列シートにおける中央部の挿通孔の形成部位に球状体が吸着されない事態を防止して、整列シートにおける全ての挿通孔の形成部位に球状体を確実に吸着させることができる。また、この球状体吸着ヘッドによれば、多孔質体の変形が十分に少なく抑えられているため、整列シートにおける全ての挿通孔の形成部位に球状体が吸着されている球状体吸着ヘッドを搭載対象体としての基板の端子に向けて降下させた際に、全ての球状体を各端子に対して十分に近接させることができる。したがって、この球状体吸着ヘッドによれば、全ての球状体が各端子の上に正しく落下して、全ての端子に球状体を確実に搭載することができる。
【００１２】
また、請求項２記載の球状体吸着ヘッドによれば、整列シートに隣接する多孔質体を除く他の多孔質体のうちの少なくとも１つの厚みが整列シートに隣接する多孔質体の厚みよりも厚くなるように形成したことにより、整列シートに隣接する多孔質体の通気性をより高めることができると共に、他の多孔質体の剛性をより高めることができる。このため、この球状体吸着ヘッドによれば、これら複数の多孔質体によって一層十分な吸引力および一層十分な剛性を確保することができる結果、搭載対象体としての基板の端子の全てに球状体を一層確実に搭載することができる。
【００１３】
また、請求項３記載の球状体吸着ヘッドによれば、２つの多孔質体を備え、整列シートに隣接する一方の多孔質体の平均空孔径が他方の多孔質体の平均空孔径よりも短く、かつ一方の多孔質体の厚みが他方の多孔質体の厚みよりも薄くなるように形成したことにより、一方の多孔質体の通気性を十分に高めて、他方の多孔質体の剛性を十分に高めることができるため、多孔質体を２つだけ備えた簡易な構成でありながら、十分な吸引力および十分な剛性の双方を確保することができる。このため、この球状体吸着ヘッドによれば、搭載対象体としての基板の端子の全てに対する球状体の確実な搭載をコストを低減しつつ実現することができる。
【００１４】
また、請求項４記載の球状体吸着ヘッドによれば、各多孔質体をセラミックスでそれぞれ形成したことにより、樹脂等で多孔質体を形成する構成と比較して、多孔質体の剛性をさらに高めることができるため、多孔質体の変形をさらに少なく抑えることができる結果、搭載対象体としての基板の端子の全てに球状体をより確実に搭載することができる。
【００１５】
また、請求項５記載の球状体搭載装置によれば、上記の球状体吸着ヘッドを備えたことにより、上記球状体搭載装置が有する効果と同様の効果を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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】挿通孔５１の直径Ｌ２、多孔質体２２ａにおける通気経路Ｈａの平均空孔径Ｄａ、および多孔質体２２ｂにおける通気経路Ｈｂの平均空孔径Ｄｂの関係を説明する説明図である。
【図６】整列シート２３の挿通孔５１、および多孔質体２２ａにおける通気経路Ｈａの開口部の位置関係を説明する説明図である。
【図７】吸着ヘッド１１の分解斜視図である。
【図８】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９】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１０】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１１】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。
【図１２】半田ボール３００の搭載工程を説明する第５の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、球状体吸着ヘッドおよび球状体搭載装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１８】
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。
【００１９】
吸着ヘッド１１は、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３，７に示すように、本体部２１、２つ（複数の一例）の多孔質体２２ａ，２２ｂ、および整列シート２３を備えて構成されている。
【００２０】
本体部２１は、図３，７に示すように、側壁部３１ａ〜３１ｄ（以下、区別しないときには「側壁部３１」ともいう）、および基端部側壁部３２を備えて、開口部４２ａを有する箱状に形成されている。また、開口部４２ａの縁部には、本体部２１における先端部２１ａ側の端面（両図における上側の端面）との間で段差を有すると共に、多孔質体２２ａ，２２ｂを位置決めし、かつ多孔質体２２ａ，２２ｂの外周縁部を支持する機能を有する段部４１が形成されている。
【００２１】
また、図３，７に示すように、基端部側壁部３２の中央部には、本体部２１と多孔質体２２ａとによって形成される内部空間４２に連通して、内部空間４２内の空気を排出するための排気孔３２ｂが形成されている。
【００２２】
多孔質体２２ａ，２２ｂは、図３，７に示すように、互いに同じ（ほぼ同じ）大きさの長方形の薄板状に構成されている。また、多孔質体２２ａ，２２ｂは、図３に示すように、本体部２１の開口部４２ａを閉塞するようにして、多孔質体２２ａの内面７２ａと多孔質体２２ｂの外面７１ｂとを当接させて互いに重ね合わせた状態で、本体部２１の先端部２１ａ側に配設されている。この場合、多孔質体２２ａ，２２ｂは、本体部２１の段部４１にはめ込まれるように配設されている。この多孔質体２２ａ，２２ｂが本体部２１に配設された状態では、同図に示すように、段部４１の上面が、多孔質体２２ｂの内面７２ｂに当接した状態となり、これにより、多孔質体２２ｂ、および多孔質体２２ｂに重ね合わされている多孔質体２２ａが段部４１によって支持されている。また、この状態では、段部４１の側面４１ａに多孔質体２２ａ，２２ｂの端面が当接（または近接）しており、これにより、多孔質体２２ａ，２２ｂが本体部２１に対して位置決めされると共に、平面方向への多孔質体２２ａ，２２ｂの移動が規制されている。
【００２３】
また、多孔質体２２ａ，２２ｂは、一例として、連続気泡構造のセラミックスによって形成されている。この場合、整列シート２３に隣接する多孔質体２２ａは、図５，６に示すように、内部に形成されている通気経路（連続気泡）Ｈａの直径の平均値である平均空孔径Ｄａが、後述する整列シート２３の挿通孔５１の直径Ｌ２（例えば、４０μｍ）よりも短くなるように（一例として、５μｍ〜２０μｍ程度となるように）形成されている。また、多孔質体２２ａは、図６に示すように、多孔質体２２ａの外面７１ａにおける各通気経路Ｈａの開口部同士の間隔が、平均空孔径Ｄａの１／２〜２倍程度となるように形成されている。
【００２４】
また、多孔質体２２ａよりも本体部２１の基端部２１ｂ側に位置する多孔質体２２ｂ（整列シートに隣接する多孔質体を除く他の多孔質体の一例）は、図５に示すように、内部に形成されている通気経路Ｈｂの直径の平均値である平均空孔径Ｄｂが、多孔質体２２ａの平均空孔径Ｄａよりも長くなるように（一例として、５０μｍ〜２００μｍ程度となるように）形成されている。つまり、この吸着ヘッド１１では、整列シート２３に隣接する多孔質体２２ａの平均空孔径Ｄａが他の多孔質体２２ｂの平均空孔径Ｄｂよりも短くなるように形成されている。なお、図３，７，８，１１では、通気経路Ｈａ，Ｈｂの図示を省略する。
【００２５】
また、この例では、同図に示すように、整列シート２３に隣接する多孔質体２２ａの厚みＴａが、本体部２１の基端部２１ｂ側に位置する多孔質体２２ｂ（整列シートに隣接する多孔質体を除く他の多孔質体の少なくとも１つの一例）の厚みＴｂよりも薄くなるように（一例として、厚みＴａが厚みＴｂの厚みの１／２程度となるように）形成されている。
【００２６】
ここで、セラミックス製のこの種の多孔質体は、ケイ素や金属の酸化物、ケイ素や金属の炭化物、およびケイ素や金属の窒化物などを主成分とする原料粒子を焼成（焼結）して作製される。このようにして作製される多孔質体は、原料粒子の平均粒径が長いほど平均空孔径が長く、原料粒子の平均粒径が短いほど平均空孔径が短く形成される。また、このようにして作製される多孔質体は、原料粒子の平均粒径が長いほど剛性が高く（ヤング率が大きく）、原料粒子の平均粒径が短いほど剛性が低く（ヤング率が小さく）形成される。つまり、この種の多孔質体は、平均空孔径が長いほど剛性が高く形成され、平均空孔径が短いほど剛性が低く形成される。
【００２７】
一方、後述するように、整列シート２３に形成されている全ての挿通孔５１の形成部位において半田ボール３００を吸着させるには（図４参照）、図５，６に示すように、整列シート２３に隣接する多孔質体２２ａの外面７１ａにおける多孔質体２２ａの通気経路Ｈａの開口部の少なくとも１つ（または、その一部）を整列シート２３の挿通孔５１に対向させ、この通気経路Ｈａの開口部を通して吸気を行わせる必要がある。このためには、平均空孔径Ｄａを短く（例えば、上記したように、挿通孔５１の直径Ｌ２よりも短い５μｍ〜２０μｍ程度に）規定した通気経路Ｈａが高い密度で隣接するように（例えば、上記したように、隣接する通気経路Ｈａ同士の間隔が、平均空孔径の１／２〜２倍程度となるように）多孔質体２２ａを形成する必要があり、この結果、多孔質体２２ａの剛性が低下する。
【００２８】
この場合、多孔質体を１つだけ備えた構成では、多孔質体の厚みを厚くすることで剛性を高める方法も考えられるが、この方法では、連続気泡の平均空孔径が短くかつその連続気泡長が長くなるため、多孔質体を介して行われる吸気の際の抵抗が大きくなり、これに起因して吸引力が低下することとなる。これに対して、この吸着ヘッド１１では、２つの多孔質体２２ａ，２２ｂを備えているため、整列シート２３に隣接する多孔質体２２ａの平均空孔径Ｄａを短く規定すると共に多孔質体２２ａの厚みＴａを薄く形成して十分な通気性を確保し、本体部２１の基端部２１ｂ側に配設される多孔質体２２ｂの平均空孔径Ｄｂを長く規定すると共に多孔質体２２ｂの厚みＴｂを厚く形成して十分な剛性を確保することで、２つの多孔質体２２ａ，２２ｂによって十分な吸引力および十分な剛性の双方を確保することができる。
【００２９】
整列シート２３は、図３，７に示すように、多孔質体２２ａ，２２ｂよりも大きい長方形の薄板状に形成され、図３に示すように、多孔質体２２ａを覆うようにして多孔質体２２ａの外面７１ａ側に配設されている。また、整列シート２３は、搭載対象体としての基板４００における端子４０１の配列と同じ配列で形成されて、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を備えている。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、整列シート２３は、一例として、樹脂シートで形成されている。
【００３０】
この吸着ヘッド１１では、本体部２１と多孔質体２２ａ，２２ｂとによって形成される内部空間４２が排気によって減圧され、それに伴って多孔質体２２ａ，２２ｂを介して行われる吸気により、多孔質体２２ａの外面７１ａ側に配設されている整列シート２３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、内部空間４２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。
【００３１】
吸引機構１２は、配管を介して吸着ヘッド１１の排気孔３２ｂ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の制御に従って吸着ヘッド１１の内部空間４２の空気を吸引する。
【００３２】
収容容器１３は、図８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。
【００３３】
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２３を規制用プレート６１に近接（または、接触）させた状態（図８参照）において、吸着ヘッド１１における整列シート２３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。
【００３４】
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。
【００３５】
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、およびに基板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４２の空気を吸引させる。
【００３６】
次に、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。なお、この例では、吸着ヘッド１１における本体部２１の先端部２１ａ側を下向きにした状態で半田ボール３００を吸着するものとする。
【００３７】
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８示すように、吸着ヘッド１１における整列シート２３と収容容器１３の規制用プレート６１とが近接（または、接触）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、吸着ヘッド１１の内部空間４２の空気を吸引させる。この際に、内部空間４２が減圧され、これに伴って多孔質体２２ａ，２２ｂ内の連続気泡を通って多孔質体２２ａの外面７１ａ側の空気が吸引（吸気）される。
【００３８】
ここで、この吸着ヘッド１１では、２つの多孔質体２２ａ，２２ｂを備え、整列シート２３に隣接する多孔質体２２ａの平均空孔径Ｄａを短く規定すると共に多孔質体２２ａの厚みＴａを薄く形成して十分な通気性を確保し、本体部２１の基端部２１ｂ側に配設される多孔質体２２ｂの平均空孔径Ｄｂを長く規定すると共に多孔質体２２ｂの厚みＴｂを厚く形成して十分な剛性を確保することで、２つの多孔質体２２ａ，２２ｂによって十分な吸引力および十分な剛性の双方を確保している。このため、この吸着ヘッド１１では、本体部２１の内部空間４２の減圧に伴って大気圧が加わったときの中央部分が凹むような多孔質体２２ａ，２２ｂの変形が十分に少なく抑えられ、かつ十分な吸引力での吸引が行われる。
【００３９】
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９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２２ａ，２２ｂを介して行われる吸気に伴う吸引力によって多孔質体２２ａの外面７１ａ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２３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。
【００４０】
この場合、この吸着ヘッド１１では、上記したように、本体部２１の内部空間４２が減圧されている状態における中央部分が凹むような多孔質体２２ａ，２２ｂの変形が十分に少なく抑えられ、かつ十分な吸引力での吸引が行われる。このため、この吸着ヘッド１１では、多孔質体２２ａ，２２ｂの変形によって中央部が収容容器１３の規制用プレート６１から離間し、これに起因して整列シート２３における中央部の挿通孔５１の形成部位に半田ボール３００が吸着されない事態が防止されて、整列シート２３における全ての挿通孔５１の形成部位（挿通孔５１の縁部）に半田ボール３００が確実に吸着される。
【００４１】
一方、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９に示すように、整列シート２３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。
【００４２】
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１０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２３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。
【００４３】
続いて、制御部１５は、搬送装置１４を制御して、図１１に示すように、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１２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。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４２が常圧に復帰し（減圧が解除される）、多孔質体２２ａ，２２ｂ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の吸着が解除される。
【００４４】
この場合、この吸着ヘッド１１では、上記したように、多孔質体２２ａ，２２ｂの変形が十分に少なく抑えられているため、基板４００の端子４０１に向けて吸着ヘッド１１を降下させた際に、吸着ヘッド１１によって吸着されている全ての半田ボール３００が各端子４０１に対して十分に近接する。このため、全ての半田ボール３００が各端子４０１の上に正しく落下して、全ての端子４０１に半田ボール３００が確実に搭載される。
【００４５】
次いで、制御部１５は、搬送装置１４を制御して、同図に示すように、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。
【００４６】
なお、この半田ボール搭載装置１および吸着ヘッド１１では、平均空孔径Ｄａが異なる複数種類の多孔質体２２ａを予め用意すると共に、挿通孔５１の直径Ｌ２が異なる複数種類の整列シート２３を予め用意し、半田ボール３００の直径Ｌ１に応じて多孔質体２２ａや整列シート２３を交換することで、直径Ｌ１の異なる複数種類の半田ボール３００の吸着を行うことができる。
【００４７】
このように、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、互いに重ね合わせた状態で配設された２つ（複数）の多孔質体２２ａ，２２ｂを備えたことにより、整列シート２３に隣接する多孔質体２２ａの平均空孔径Ｄａを短く規定して十分な通気性を確保し、多孔質体２２ａを除く他の多孔質体としての多孔質体２２ｂの平均空孔径Ｄｂを長く規定して十分な剛性を確保することで、２つの多孔質体２２ａ，２２ｂによって十分な吸引力および十分な剛性の双方を確保することができる。このため、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、本体部２１の内部空間４２の減圧に伴って大気圧が加わったときの中央部分が凹むような多孔質体２２ａ，２２ｂの変形を十分に少なく抑え、かつ十分な吸引力での吸引を行わせることができる。したがって、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、多孔質体２２ａ，２２ｂの変形によって中央部が収容容器１３の規制用プレート６１から離間し、これに起因して整列シート２３における中央部の挿通孔５１の形成部位に半田ボール３００が吸着されない事態を防止して、整列シート２３における全ての挿通孔５１の形成部位に半田ボール３００を確実に吸着させることができる。また、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、多孔質体２２ａ，２２ｂの変形が十分に少なく抑えられているため、整列シート２３における全ての挿通孔５１の形成部位に半田ボール３００が吸着されている吸着ヘッド１１を基板４００の端子４０１に向けて降下させた際に、全ての半田ボール３００を各端子４０１に対して十分に近接させることができる。したがって、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、全ての半田ボール３００が各端子４０１の上に正しく落下して、全ての端子４０１に半田ボール３００を確実に搭載することができる。
【００４８】
また、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、整列シート２３に隣接する多孔質体２２ａを除く他の多孔質体としての多孔質体２２ｂの厚みＴｂが多孔質体２２ａの厚みＴａよりも厚くなるように形成したことにより、多孔質体２２ａの通気性をより高めることができると共に、多孔質体２２ｂの剛性をより高めることができる。このため、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、２つの多孔質体２２ａ，２２ｂによって一層十分な吸引力および一層十分な剛性を確保することができる結果、全ての端子４０１に半田ボール３００を一層確実に搭載することができる。
【００４９】
また、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、２つの多孔質体２２ａ，２２ｂを備え、整列シート２３に隣接する一方の多孔質体２２ａの平均空孔径Ｄａが他方の多孔質体２２ｂの平均空孔径Ｄｂよりも短く、かつ一方の多孔質体２２ａの厚みＴａが他方の多孔質体２２ｂの厚みＴｂよりも薄くなるように形成したことにより、多孔質体２２ａの通気性を十分に高めて、多孔質体２２ｂの剛性を十分に高めることができるため、多孔質体２２ａ，２２ｂを２つだけ備えた簡易な構成でありながら、十分な吸引力および十分な剛性の双方を確保することができる。このため、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、全ての端子４０１に対する半田ボール３００の確実な搭載をコストを低減しつつ実現することができる。
【００５０】
また、この吸着ヘッド１１および半田ボール搭載装置１によれば、各多孔質体２２ａ，２２ｂをセラミックスでそれぞれ形成したことにより、樹脂等で多孔質体２２ａ，２２ｂを形成する構成と比較して、多孔質体２２ａ，２２ｂの剛性をさらに高めることができるため、多孔質体２２ａ，２２ｂの変形をさらに少なく抑えることができる結果、全ての端子４０１に半田ボール３００をより確実に搭載することができる。
【００５１】
なお、球状体吸着ヘッドおよび球状体搭載装置は、上記の構成および方法に限定されない。例えば、連続気泡構造のセラミックスで形成された多孔質体２２ａ，２２ｂを備えた構成例について上記したが、連続気泡構造の樹脂（例えば、ポリエチレン）や、連続気泡構造の金属（例えば、ステンレス、チタン、銅、ニッケル、アルミニウム、およびこれらの合金）で形成された多孔質体２２ａ，２２ｂを備えた構成を採用することもできる。
【００５２】
また、２つの多孔質体２２ａ，２２ｂを備えた構成例について上記したが、３つ以上の多孔質体を備え、これらの各多孔質体を互いに重ね合わせた状態で配設した構成を採用することもできる。この場合、３つ以上の多孔質体を備えたときには、整列シート２３に隣接する多孔質体２２ａを除く他の多孔質体のうちの１つ以上の厚みが多孔質体２２ａの厚みＴａよりも厚く、残りの多孔質体の厚みが多孔質体２２ａの厚みＴａ以下となる構成を採用することもできる。
【００５３】
また、整列シート２３に隣接する多孔質体２２ａを除く他の多孔質体の厚み（上記の例では、多孔質体２２ｂの厚みＴｂ）が多孔質体２２ａの厚みＴａよりも厚くなるように形成した例について上記したが、整列シート２３に隣接する多孔質体２２ａの厚みＴａが他の多孔質体の厚みよりも厚い構成を採用することもできる。
【００５４】
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】
【００５５】
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 先端部
２２ａ，２２ｂ 多孔質体
２３ 整列シート
４２ 内部空間
４２ａ 開口部
５１ 挿通孔
７１ａ 外面
３００ 半田ボール
４００ 基板
４０１ 端子
Ｄａ，Ｄｂ 平均空孔径
Ｈａ，Ｈｂ 通気経路
Ｔａ，Ｔｂ 厚み
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部側に開口部を有する箱状に形成された本体部と、前記開口部を閉塞するように前記本体部に配設さ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多孔質体の外面側に配設された整列シートとを備えて、前記本体部と前記多孔質体とによって形成される内部空間が減圧されたときに当該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、
互いに重ね合わせた状態で配設された複数の前記多孔質体を備え、
前記各多孔質体のうちの整列シートに隣接する多孔質体は、当該多孔質体の平均空孔径が他の前記多孔質体の平均空孔径よりも短くなるように形成されている球状体吸着ヘッド。
【請求項２】
前記他の多孔質体のうちの少なくとも１つは、当該多孔質体の厚みが前記整列シートに隣接する多孔質体の厚みよりも厚くなるように形成されている請求項１記載の球状体吸着ヘッド。
【請求項３】
前記多孔質体を２つ備え、
前記整列シートに隣接する一方の前記多孔質体は、当該一方の多孔質体の平均空孔径が他方の前記多孔質体の平均空孔径よりも短く、かつ前記一方の多孔質体の厚みが前記他方の多孔質体の厚みよりも薄くなるように形成されている請求項１または２記載の球状体吸着ヘッド。
【請求項４】
前記各多孔質体はセラミックスでそれぞれ形成されている請求項１から３のいずれかに記載の球状体吸着ヘッド。
【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１】
先端部側に開口部を有する箱状に形成された本体部と、前記開口部を閉塞するように前記本体部に配設さ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多孔質体の外面側に配設された整列シートとを備えて、前記本体部と前記多孔質体とによって形成される内部空間が減圧されたときに当該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、
互いに重ね合わせた状態で配設された複数の前記多孔質体を備え、
前記各多孔質体のうちの整列シートに隣接する多孔質体は、当該多孔質体の平均空孔径が他の前記多孔質体の平均空孔径よりも短くなるように形成されている球状体吸着ヘッド。
【請求項２】
前記他の多孔質体のうちの少なくとも１つは、当該多孔質体の厚みが前記整列シートに隣接する多孔質体の厚みよりも厚くなるように形成されている請求項１記載の球状体吸着ヘッド。
【請求項３】
前記多孔質体を２つ備え、
前記整列シートに隣接する一方の前記多孔質体は、当該一方の多孔質体の平均空孔径が他方の前記多孔質体の平均空孔径よりも短く、かつ前記一方の多孔質体の厚みが前記他方の多孔質体の厚みよりも薄くなるように形成されている請求項１または２記載の球状体吸着ヘッド。
【請求項４】
前記各多孔質体はセラミックスでそれぞれ形成されている請求項１から３のいずれかに記載の球状体吸着ヘッド。
【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。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２２８７１２（Ｐ２０１２−２２８７１２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９８３９３（Ｐ２０１１−９８３９３）
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００２２７１８０）日置電機株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００２２７１８０）日置電機株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
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