球状体吸着装置、球状体搭載装置および球状体吸着方法
【課題】吸着ヘッドに吸着させた球状体を吸着ヘッドから確実に離反させる。
【解決手段】底壁２２に吸気孔２３が複数形成された箱状に構成され、内部空間２１が負圧のときに吸気孔２３からの吸気によって底壁２２の外面２２ａにおける吸気孔２３の開口部２３ａに球状体を吸着すると共に内部空間２１が常圧に復帰したときに球状体の吸着を解除可能に構成された吸着ヘッド１１と、底壁２２の内面２２ｂに対して接離する方向に沿って移動可能に内部空間２１に配設されて内面２２ｂに当接面３３が当接している状態において内面２２ｂにおける全ての吸気孔２３の開口部２３ｂを閉塞する当接部材１２と、当接部材１２を接離する方向に沿って移動させる移動機構１３とを備え、移動機構１３は、球状体を吸着した吸着ヘッド１１の内部空間２１が常圧に復帰した後に、底壁２２の内面２２ｂに当接面３３を当接させるように当接部材１２を移動させる。
【解決手段】底壁２２に吸気孔２３が複数形成された箱状に構成され、内部空間２１が負圧のときに吸気孔２３からの吸気によって底壁２２の外面２２ａにおける吸気孔２３の開口部２３ａに球状体を吸着すると共に内部空間２１が常圧に復帰したときに球状体の吸着を解除可能に構成された吸着ヘッド１１と、底壁２２の内面２２ｂに対して接離する方向に沿って移動可能に内部空間２１に配設されて内面２２ｂに当接面３３が当接している状態において内面２２ｂにおける全ての吸気孔２３の開口部２３ｂを閉塞する当接部材１２と、当接部材１２を接離する方向に沿って移動させる移動機構１３とを備え、移動機構１３は、球状体を吸着した吸着ヘッド１１の内部空間２１が常圧に復帰した後に、底壁２２の内面２２ｂに当接面３３を当接させるように当接部材１２を移動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、底壁に形成された吸気孔の開口部に球状体を吸着する吸着ヘッドを備えた球状体吸着装置、その球状体吸着装置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、および吸着ヘッドを用いて球状体を吸着す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、整列マスクを移動させる移動部、および半田ボールを収容する半田ボール容器などを備えて構成されている。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、半田ボールを収容した半田ボール容器に整列マスクを嵌合させ、次いで、整列マスクの内部を負圧（真空圧）とすることにより、整列マスクの吸着穴に半田ボールを吸着させる。続いて、移動部が整列マスクを移動させて、整列マスクに吸着されている半田ボールをパッケージの接続端子に対向させる。次いで、移動部が整列マスクを下降させて、半田ボールを接続端子に接触させる。続いて、整列マスク内を常圧に復帰させて半田ボールの吸着を解除させた後に、移動部が整列マスクを上昇させる。これにより、接続端子に半田ボールが搭載される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１００７８９号公報（第２−４頁、第１−６図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記の半田ボール搭載装置には、以下の課題がある。すなわち、この半田ボール搭載装置では、整列マスク内を負圧とすることによって吸着穴に半田ボールを吸着させ、搭載対象の接続端子に半田ボールを対向させた状態で整列マスク内を常圧に復帰させて半田ボールの吸着を解除することにより、接続端子に半田ボールを搭載している。しかしながら、半田ボールは柔らかく変形しやすいため、吸着の際に変形して吸着穴に嵌り込むことがある。このような場合には、整列マスク内を常圧に復帰させただけでは、半田ボールが整列マスクから離反しないことがある。このため、上記の半田ボール搭載装置には、接続端子の一部に半田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、発明者は、整列マスク内に空気を送り込んで整列マスク内を加圧し、これによって半田ボールを整列マスクから離反させる方法も開発している。しかしながら、この方法では、吸着を解除した段階で一部の半田ボールが離反したときには、その半田ボールを吸着していた吸着穴から空気が漏れて、整列マスク内の加圧が不十分となるため、全ての半田ボールを確実に離反させるのは依然として困難である。
【０００５】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、吸着ヘッドに吸着させた球状体を吸着ヘッドから確実に離反させ得る球状体吸着装置、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】
【０００６】
上記目的を達成すべく請求項１記載の球状体吸着装置は、底壁に吸気孔が複数形成された箱状に構成され、内部空間が負圧のときに前記吸気孔からの吸気によって前記底壁の外面における当該吸気孔の開口部に球状体を吸着すると共に当該内部空間が常圧に復帰したときに当該球状体の吸着を解除可能に構成された吸着ヘッドを備えた球状体吸着装置であって、前記底壁の内面に対して接離する方向に沿って移動可能に前記内部空間に配設されて当該内面に当接面が当接している状態において当該内面における全ての前記吸気孔の開口部を閉塞する当接部材と、当該当接部材を前記接離する方向に沿って移動させる移動機構とを備え、前記移動機構は、前記球状体を吸着した前記吸着ヘッドの前記内部空間が常圧に復帰した後に、前記底壁の前記内面に前記当接面を当接させるように前記当接部材を移動させる。
【０００７】
また、請求項２記載の球状体吸着装置は、請求項１記載の球状体吸着装置において、前記当接部材は、前記底壁の前記当接面側が弾性体で構成されている。
【０００８】
また、請求項３記載の球状体吸着装置は、請求項１または２記載の球状体吸着装置において、前記移動機構は、前記当接部材の移動速度を変更可能に構成されている。
【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装置と、前記球状体を吸着させる吸着位置に前記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。
【００１０】
また、請求項５記載の球状体吸着方法は、底壁に吸気孔が複数形成された箱状に構成された吸着ヘッドの内部空間を負圧にして前記吸気孔からの吸気によって当該底壁の外面における当該吸気孔の開口部に球状体を吸着すると共に、前記内部空間を常圧に復帰させて前記球状体の吸着を解除する球状体吸着方法であって、前記球状体を吸着した前記吸着ヘッドにおける前記内部空間を常圧に復帰させた後に、前記内部空間に配設した当接部材の当接面を前記底壁の前記内面に当接させるように当接部材を移動させて当該内面における全ての前記吸気孔の開口部を閉塞させる。
【００１１】
また、請求項６記載の球状体吸着方法は、請求項５記載の球状体吸着方法において、前記底壁の前記当接面側が弾性体で構成されている前記当接部材を用いる。
【００１２】
また、請求項７記載の球状体吸着方法は、請求項５または６記載の球状体吸着方法において、前記内部空間を常圧に復帰させたときの前記球状体の吸着状態に応じて前記当接部材の移動速度を変更する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の球状体吸着装置、および請求項５記載の球状体吸着方法では、球状体を吸着した吸着ヘッドにおける内部空間を常圧に復帰させた後に、内部空間に配設した当接部材の当接面を底壁の内面に押し当てるように当接部材を移動させて、内面における全ての吸気孔の開口部を閉塞させる。このため、この球状体吸着装置および球状体吸着方法によれば、底壁の内面に対する当接部材の当接面の押し当ての際の撃力により、吸気孔内の空気を圧縮させ、この空気の圧力によって底壁の外面における吸気孔の開口部から離反する向きに球状体を押圧することができる。また、当接部材の当接面が吸着ヘッドにおける底壁の内面に当接したときに、内面における全ての吸気孔の開口部が閉塞されるため、開口部が開放している吸気孔の有無に拘わらず、球状体が嵌り込んでいる吸気孔内の空気を確実に圧縮することができる。したがって、この球状体吸着装置および球状体吸着方法によれば、外面における吸気孔の開口部に嵌り込んだ球状体を含めて、吸着ヘッドによって吸着されていた球状体の全てを外面における吸気孔の開口部から確実に離反させることができる。この結果、この球状体吸着装置および球状体吸着方法によって吸着した複数の球状体を、搭載対象体としての基板における複数の端子に搭載する際に、全ての端子に球状体を確実に搭載することができる。
【００１４】
請求項２記載の球状体吸着装置、および請求項６記載の球状体吸着方法によれば、底壁の当接面側が弾性体で構成されている当接部材を用いることにより、当接部材の当接面を底壁の内面に押し当てたときの慣性力によって弾性体における吸気孔の開口部に対向する部位が底壁の外面に向かう向きに変形して開口部に入り込むため、その分、吸気孔内の空気をさらに大きく圧縮させることができる結果、外面における吸気孔の開口部から球状体をより確実に離反させることができる。
【００１５】
請求項３記載の球状体吸着装置、および請求項７記載の球状体吸着方法によれば、吸着ヘッドの内部空間を常圧に復帰させたときの球状体の吸着状態に応じて当接部材の移動速度を変更することにより、例えば、球状体が底壁の外面における吸気孔の開口部に強く吸着されて（開口部に強く嵌り込んで）、離反が困難なときには、当接部材の当接面を底壁の内面に押し当てる際の当接部材の移動速度を速くすることで、吸気孔内の空気の圧縮の程度を高めることができる結果、そのような場合においても、球状体を開口部から確実に離反させることができる。
【００１６】
また、請求項４記載の球状体搭載装置によれば、上記の球状体吸着装置を備えたことにより、上記の球状体吸着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】
【００１７】
【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】半田ボール吸着装置２の構成を示す構成図である。
【図３】収容容器１５の構成を示す構成図である。
【図４】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５】半田ボール３００の直径Ｌ１、吸気孔２３の直径Ｌ２、規制用プレート４１の厚みＬ３、規制用プレート４１から底壁２２までの離間距離Ｌ４、および貫通孔４２の直径Ｌ５の関係を説明する説明図である。
【図６】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７】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８】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９】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。
【図１０】半田ボール３００の搭載工程を説明する第６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７の説明図である。
【図１２】半田ボール吸着装置１０２の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、球状体吸着装置、球状体搭載装置および球状体吸着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。
【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、球状体搭載装置の一例であって、同図に示すように、半田ボール吸着装置２、搬送装置３および制御部４を備えて、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３参照）を搭載対象体としての基板４００の端子４０１（図８参照）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５参照）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】
半田ボール吸着装置２は、球状体吸着装置の一例であって、図１に示すように、吸着ヘッド１１、当接部材１２、移動機構１３、吸引機構１４および収容容器１５を備えて、後述する球状体吸着方法に従って半田ボール３００の吸着および吸着の解除が可能に構成されている。
【００２１】
吸着ヘッド１１は、図２に示すように、内部空間２１を有する箱状に構成されている。また、吸着ヘッド１１の底壁２２には、複数の吸気孔２３が形成されている（同図では、その５つの吸気孔２３のみを図示している）。この場合、図５に示すように、吸気孔２３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、吸着ヘッド１１の天壁２４には、内部空間２１の空気を排出（排気）するための排気孔２５が形成されている。
【００２２】
この吸着ヘッド１１では、排気によって内部空間２１が負圧となり（減圧され）、それに伴って吸気孔２３から吸気が行われることにより、底壁２２の外面２２ａにおける吸気孔２３の開口部２３ａに半田ボール３００を吸着すると共に、内部空間２１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。
【００２３】
当接部材１２は、図２に示すように、支持板３１および弾性体３２を備えて構成されている。支持板３１は、一例として、金属によって板状に形成されている。弾性体３２は、柔軟性を有して弾性変形が容易な材料（一例としてシリコーンゴム）で板状に形成され、支持板３１の一面（吸着ヘッド１１の底壁２２に対向する面）側に取り付けられている。また、当接部材１２は、同図に示すように、吸着ヘッド１１における底壁２２の内面２２ｂに対して弾性体３２の当接面３３が接離する方向（同図における矢印Ａ，Ｂの向き）に沿って移動可能に吸着ヘッド１１の内部空間２１に配設されている。この場合、当接部材１２は、図１０に示すように、底壁２２の内面２２ｂに弾性体３２の当接面３３が当接している状態において内面２２ｂにおける全ての吸気孔２３の開口部２３ｂを閉塞する。また、図４に示すように、当接部材１２の支持板３１にはロッド３４が取り付けられており、このロッド３４は、吸着ヘッド１１の天壁２４に形成された挿通孔２６に挿通されて、基端部側が吸着ヘッド１１の外側に突き出ている
【００２４】
移動機構１３は、図２に示すように、当接部材１２の支持板３１に取り付けられているロッド３４を駆動する（下向きに押し下げ、上向きに引き上げる）ことにより、同図における矢印Ａ，Ｂの向きに当接部材１２を移動させる。また、移動機構１３は、矢印Ａの向き（当接部材１２の当接面３３を底壁２２の内面２２ｂに当接させる向き）に当接部材１２を移動させる際の移動速度を任意に変更することが可能に構成されている。吸引機構１４は、配管２０（図１参照）を介して吸着ヘッド１１の排気孔２５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４の制御に従って吸着ヘッド１１の内部空間２１の空気を吸引する。
【００２５】
収容容器１５は、図３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１５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１５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４１が取り付けられている。この場合、規制用プレート４１は、その厚みＬ３（図５参照）が半田ボール３００の直径Ｌ１（この例では、７０μｍ）よりも薄い３０μｍ程度に規定された板状に構成されると共に、図４に示すように、吸着ヘッド１１の底壁２２の外面２２ａと収容容器１５の上部の縁部とが当接した状態（以下、この状態を「セット状態」ともいう）において、外面２２ａまでの離間距離Ｌ４（図５参照）が半田ボール３００の直径Ｌ１（この例では、７０μｍ）よりも短い４０μｍ程度となるように配置されている。
【００２６】
また、規制用プレート４１には、図４に示すように、セット状態において、吸着ヘッド１１の各吸気孔２３に対向する位置に複数（同図では、そのうちの５つのみを図示している）の貫通孔４２が形成されている。この場合、貫通孔４２の直径Ｌ５は、図５に示すように、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。
【００２７】
搬送装置３は、制御部４の制御に従い、収容容器１５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、当接部材１２および移動機構１３を搬送する。なお、以下の説明において、吸着ヘッド１１、当接部材１２および移動機構１３を合わせて「吸着部１００（図２参照）」ともいう。
【００２８】
制御部４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４は、搬送装置３を制御して吸着部１００を収容容器１５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４は、吸引機構１４を制御して吸着ヘッド１１の内部空間２１の空気を吸引させる。また、制御部４は、移動機構１３を制御して当接部材１２を移動させる。
【００２９】
次に、半田ボール搭載装置１を用いて、球状体吸着方法に従って半田ボール吸着装置２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、吸着ヘッド１１における底壁２２の外面２２ａを下向きにした状態で半田ボール吸着装置２が半田ボール３００を吸着するものとする。また、初期状態では、図２に示すように、当接部材１２が吸着ヘッド１１の内部空間２１における上部側に位置しているものとする。
【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４が、搬送装置３を制御して、吸着部１００を収容容器１５の上方に搬送させ、次いで、図４に示すように、吸着ヘッド１１の底壁２２の外面２２ａと収容容器１５の上部の縁部とが当接するように吸着部１００を降下させる。続いて、制御部４は、吸引機構１４を制御して、吸着ヘッド１１の内部空間２１の空気を吸引させる。この際に、内部空間２１が負圧となり（減圧され）、これに伴って底壁２２に形成されている吸気孔２３からの吸気が行われる。
【００３１】
次いで、制御部４は、図外の給気機構から収容容器１５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１５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６に示すように、収容容器１５内で浮遊している半田ボール３００が、吸着ヘッド１１の吸気孔２３からの吸気に伴う吸引力によって吸気孔２３の開口部２３ｂに引き寄せられ、収容容器１５の規制用プレート４１に形成されている貫通孔４２を通って吸着ヘッド１１の外面２２ａにおける開口部２３ａに吸着される。
【００３２】
この場合、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６に示すように、開口部２３ａ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。続いて、制御部４は、収容容器１５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。
【００３３】
次いで、制御部４は、搬送装置３を制御して、図７に示すように、吸着部１００を上方（同図に示す矢印Ｂの向き）に移動させる。この際に、吸着ヘッド１１の底壁２２の外面２２ａが収容容器１５の規制用プレート４１から離間するため、開口部２３ａの縁部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４１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。
【００３４】
続いて、制御部４は、搬送装置３を制御して、図８に示すように、基板４００の配置位置の上方に吸着部１００を移動させ、次いで、図９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に近接する位置に半田ボール吸着装置２を降下させる。続いて、制御部４は、吸引機構１４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２１が常圧に復帰し（減圧が解除される）、吸気孔２３からの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。
【００３５】
次いで、制御部４は、移動機構１３を制御して、当接部材１２の支持板３１に取り付けられているロッド３４を図９に示す矢印Ａの向き（底壁２２の内面２２ｂに近接する下向き）に押し下げさせることにより、当接部材１２における弾性体３２の当接面３３を底壁２２の内面２２ｂに対して押し当てるように（当接させるように）当接部材１２を予め決められた移動速度で矢印Ａの向きに移動させる。続いて、図１０に示すように、当接部材１２の弾性体３２が吸着ヘッド１１における底壁２２の内面２２ｂに当接した（押し当てられた）ときには、内面２２ｂにおける全ての吸気孔２３の開口部２３ｂが閉塞される。
【００３６】
また、底壁２２の内面２２ｂに対する弾性体３２の当接面３３の押し当ての際の撃力により、吸気孔２３内の空気が圧縮される。この場合、この半田ボール吸着装置２では、柔軟性を有して弾性変形が容易な材料で弾性体３２が形成されている。このため、図１０に示すように、押し当ての際に、弾性体３２における吸気孔２３の開口部２３ｂに対向する部位が下向き（底壁２２の外面２２ａに向かう向き）に変形する。このため、この半田ボール吸着装置２では、弾性体３２が変形して開口部２３ｂに入り込む分だけ、吸気孔２３内の空気がさらに大きく圧縮される。
【００３７】
ここで、変形が生じることなく開口部２３ａの縁部に吸着されていた半田ボール３００は、吸気孔２３からの吸気の停止（吸着の解除）に伴い、自重で開口部２３ａから離反して基板４００の端子４０１に搭載される。一方、半田ボール３００は柔らかく変形しやすいため、吸着の際の衝撃などによって変形して吸気孔２３の開口部２３ａに嵌り込むことがある。このような場合には、吸着を解除させただけでは、半田ボール３００が開口部２３ａから離反しないことがある。このため、吸着の解除だけで開口部２３ａから半田ボール３００を離反させようとする従来の構成および方法では、開口部２３ａに嵌り込んだ半田ボール３００が開口部２３ａから離反しないことに起因して、端子４０１の一部に半田ボールが搭載されない欠陥が生じるおそれがある。また、吸着ヘッド１１の内部空間２１に空気を送り込んで開口部２３ａから半田ボール３００を離反させようとする発明者の開発している構成および方法では、吸着の解除に伴って一部の半田ボール３００が自重で離反して開口部２３ａが開放している吸気孔２３が存在するときに、その吸気孔２３から空気が漏れて、開口部２３ａに嵌り込んだ半田ボール３００の開口部２３ａからの離反が依然として困難である。
【００３８】
これに対して、この半田ボール吸着装置２では、上記したように当接部材１２を底壁２２の内面２２ｂに当接させることで、吸気孔２３内の空気が圧縮されるため、この空気の圧力によって半田ボール３００が下向き（開口部２３ａから離反する向き）に押圧される。また、この半田ボール吸着装置２では、当接部材１２の弾性体３２が吸着ヘッド１１における底壁２２の内面２２ｂに当接したときに、内面２２ｂにおける全ての吸気孔２３の開口部２３ｂが閉塞されるため、開口部２３ａが開放している吸気孔２３の有無に拘わらず、半田ボール３００が嵌り込んでいる吸気孔２３内の空気が確実に圧縮される。このため、この半田ボール吸着装置２では、吸気孔２３の開口部２３ａに嵌り込んだ半田ボール３００を含めて吸着ヘッド１１によって吸着されていた半田ボール３００の全てが開口部２３ａから確実に離反する。
【００３９】
これにより、図１１に示すように、吸着ヘッド１１によって吸着されていた全ての半田ボール３００が基板４００の端子４０１上に搭載される。次いで、制御部４は、搬送装置３を制御して、同図に示すように、吸着部１００を上方（同図に示す矢印Ｂの向き）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。この場合、上記したように、吸着の際に開口部２３ａに嵌り込んだ半田ボール３００が存在したとしても、その半田ボール３００を含む吸着ヘッド１１に吸着された全ての半田ボール３００が開口部２３ａから離反される。このため、基板４００における全ての端子４０１に半田ボール３００が確実に搭載される。
【００４０】
なお、この半田ボール吸着装置２では、当接部材１２の当接面３３を底壁２２の内面２２ｂに対して押し当てる際の当接部材１２の移動速度を変更可能に移動機構１３が構成されている。このため、開口部２３ａに嵌り込んだ半田ボール３００が離反し難いときには、その状態（つまり、内部空間２１を常圧に復帰させたときの半田ボール３００の吸着状態）に応じて当接部材１２の移動速度を変更する（つまり、強い吸着状態（強く嵌り込んだ状態）のときには移動速度を速く、弱い吸着状態（弱く嵌り込んだ状態）のときには移動速度を遅く変更する）ことにより、吸気孔２３内の空気の圧縮の程度を調整することができる。このため、この半田ボール吸着装置２では、開口部２３ａに嵌り込んだ半田ボール３００をより確実に開口部２３ａから離反させることが可能となっている。
【００４１】
このように、この半田ボール吸着装置２、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法では、半田ボール３００を吸着した吸着ヘッド１１における内部空間２１を常圧に復帰させた後に、内部空間２１に配設した当接部材１２の当接面３３を底壁２２の内面２２ｂに押し当てるように当接部材１２を移動させて、内面２２ｂにおける全ての吸気孔２３の開口部２３ｂを閉塞させる。このため、この半田ボール吸着装置２、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法によれば、底壁２２の内面２２ｂに対する弾性体３２の当接面３３の押し当ての際の撃力により、吸気孔２３内の空気を圧縮させ、この空気の圧力によって開口部２３ａから離反する向きに半田ボール３００を押圧することができる。また、当接部材１２の弾性体３２が吸着ヘッド１１における底壁２２の内面２２ｂに当接したときに、内面２２ｂにおける全ての吸気孔２３の開口部２３ｂが閉塞されるため、開口部２３ａが開放している吸気孔２３の有無に拘わらず、半田ボール３００が嵌り込んでいる吸気孔２３内の空気を確実に圧縮することができる。したがって、この半田ボール吸着装置２、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法によれば、吸気孔２３の開口部２３ａに嵌り込んだ半田ボール３００を含めて、吸着ヘッド１１によって吸着されていた半田ボール３００の全てを開口部２３ａから確実に離反させることができる結果、基板４００における全ての端子４０１に半田ボール３００を確実に搭載することができる。
【００４２】
また、この半田ボール吸着装置２、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法では、底壁２２の内面２２ｂに当接する部位が弾性体３２で構成されている当接部材１２を用いることにより、当接部材１２の当接面３３を底壁２２の内面２２ｂに押し当てたときの慣性力によって弾性体３２における吸気孔２３の開口部２３ｂに対向する部位が底壁２２の外面２２ａに向かう向きに変形して開口部２３ｂに入り込むため、その分、吸気孔２３内の空気をさらに大きく圧縮させることができる結果、開口部２３ａから半田ボール３００をより確実に離反させることができる
【００４３】
また、この半田ボール吸着装置２、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法によれば、吸着ヘッド１１の内部空間２１を常圧に復帰させたときの半田ボール３００の吸着状態に応じて当接部材１２を移動させる移動速度を変更することにより、例えば、半田ボール３００が開口部２３ａに強く吸着されて（開口部２３ａに強く嵌り込んで）、離反が困難なときには、当接部材１２の当接面３３を底壁２２の内面２２ｂに押し当てる際の当接部材１２の移動速度を速くすることで、吸気孔２３内の空気の圧縮の程度を高めることができる結果、そのような場合においても、半田ボール３００を開口部２３ａから確実に離反させることができる。
【００４４】
なお、球状体吸着装置、球状体搭載装置および球状体吸着方法は、上記の構成および方法に限定されない。例えば、当接部材１２に取り付けられたロッド３４を駆動して当接部材１２を移動させる移動機構１３を用いる構成および方法について上記したが、移動機構１３に代えて、図１２に示す移動機構１１３を用いる構成および方法を採用することもできる。なお、以下の説明において、上記した各構成要素と同様の構成要素については、同じ符号を付して、重複する説明を省略する。この場合、移動機構１１３は、同図に示すように、支持板３１に取り付けられた電磁コイル１３１と、吸着ヘッド１１の外部に配列された固定磁石１３２とを備え、同図における矢印Ａ，Ｂの向きに沿ってリニアモータ方式で当接部材１２を移動させる。
【００４５】
また、吸着ヘッド１１における底壁２２の外面２２ａを下向きにした状態で半田ボール吸着装置２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、外面２２ａを上向き、または横向きにした状態で半田ボール吸着装置２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。
【符号の説明】
【００４６】
１ 半田ボール搭載装置
２ 半田ボール吸着装置
３ 搬送装置
４ 制御部
１１ 吸着ヘッド
１２ 当接部材
１３ 移動機構
２１ 内部空間
２２ 底壁
２２ａ 外面
２２ｂ 内面
２３ 吸気孔
２３ａ 開口部
３２ 弾性体
３３ 当接面
１０２ 半田ボール吸着装置
３００ 半田ボール
４００ 基板
４０１ 端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、底壁に形成された吸気孔の開口部に球状体を吸着する吸着ヘッドを備えた球状体吸着装置、その球状体吸着装置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、および吸着ヘッドを用いて球状体を吸着す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、整列マスクを移動させる移動部、および半田ボールを収容する半田ボール容器などを備えて構成されている。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、半田ボールを収容した半田ボール容器に整列マスクを嵌合させ、次いで、整列マスクの内部を負圧（真空圧）とすることにより、整列マスクの吸着穴に半田ボールを吸着させる。続いて、移動部が整列マスクを移動させて、整列マスクに吸着されている半田ボールをパッケージの接続端子に対向させる。次いで、移動部が整列マスクを下降させて、半田ボールを接続端子に接触させる。続いて、整列マスク内を常圧に復帰させて半田ボールの吸着を解除させた後に、移動部が整列マスクを上昇させる。これにより、接続端子に半田ボールが搭載される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１００７８９号公報（第２−４頁、第１−６図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記の半田ボール搭載装置には、以下の課題がある。すなわち、この半田ボール搭載装置では、整列マスク内を負圧とすることによって吸着穴に半田ボールを吸着させ、搭載対象の接続端子に半田ボールを対向させた状態で整列マスク内を常圧に復帰させて半田ボールの吸着を解除することにより、接続端子に半田ボールを搭載している。しかしながら、半田ボールは柔らかく変形しやすいため、吸着の際に変形して吸着穴に嵌り込むことがある。このような場合には、整列マスク内を常圧に復帰させただけでは、半田ボールが整列マスクから離反しないことがある。このため、上記の半田ボール搭載装置には、接続端子の一部に半田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、発明者は、整列マスク内に空気を送り込んで整列マスク内を加圧し、これによって半田ボールを整列マスクから離反させる方法も開発している。しかしながら、この方法では、吸着を解除した段階で一部の半田ボールが離反したときには、その半田ボールを吸着していた吸着穴から空気が漏れて、整列マスク内の加圧が不十分となるため、全ての半田ボールを確実に離反させるのは依然として困難である。
【０００５】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、吸着ヘッドに吸着させた球状体を吸着ヘッドから確実に離反させ得る球状体吸着装置、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】
【０００６】
上記目的を達成すべく請求項１記載の球状体吸着装置は、底壁に吸気孔が複数形成された箱状に構成され、内部空間が負圧のときに前記吸気孔からの吸気によって前記底壁の外面における当該吸気孔の開口部に球状体を吸着すると共に当該内部空間が常圧に復帰したときに当該球状体の吸着を解除可能に構成された吸着ヘッドを備えた球状体吸着装置であって、前記底壁の内面に対して接離する方向に沿って移動可能に前記内部空間に配設されて当該内面に当接面が当接している状態において当該内面における全ての前記吸気孔の開口部を閉塞する当接部材と、当該当接部材を前記接離する方向に沿って移動させる移動機構とを備え、前記移動機構は、前記球状体を吸着した前記吸着ヘッドの前記内部空間が常圧に復帰した後に、前記底壁の前記内面に前記当接面を当接させるように前記当接部材を移動させる。
【０００７】
また、請求項２記載の球状体吸着装置は、請求項１記載の球状体吸着装置において、前記当接部材は、前記底壁の前記当接面側が弾性体で構成されている。
【０００８】
また、請求項３記載の球状体吸着装置は、請求項１または２記載の球状体吸着装置において、前記移動機構は、前記当接部材の移動速度を変更可能に構成されている。
【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装置と、前記球状体を吸着させる吸着位置に前記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。
【００１０】
また、請求項５記載の球状体吸着方法は、底壁に吸気孔が複数形成された箱状に構成された吸着ヘッドの内部空間を負圧にして前記吸気孔からの吸気によって当該底壁の外面における当該吸気孔の開口部に球状体を吸着すると共に、前記内部空間を常圧に復帰させて前記球状体の吸着を解除する球状体吸着方法であって、前記球状体を吸着した前記吸着ヘッドにおける前記内部空間を常圧に復帰させた後に、前記内部空間に配設した当接部材の当接面を前記底壁の前記内面に当接させるように当接部材を移動させて当該内面における全ての前記吸気孔の開口部を閉塞させる。
【００１１】
また、請求項６記載の球状体吸着方法は、請求項５記載の球状体吸着方法において、前記底壁の前記当接面側が弾性体で構成されている前記当接部材を用いる。
【００１２】
また、請求項７記載の球状体吸着方法は、請求項５または６記載の球状体吸着方法において、前記内部空間を常圧に復帰させたときの前記球状体の吸着状態に応じて前記当接部材の移動速度を変更する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の球状体吸着装置、および請求項５記載の球状体吸着方法では、球状体を吸着した吸着ヘッドにおける内部空間を常圧に復帰させた後に、内部空間に配設した当接部材の当接面を底壁の内面に押し当てるように当接部材を移動させて、内面における全ての吸気孔の開口部を閉塞させる。このため、この球状体吸着装置および球状体吸着方法によれば、底壁の内面に対する当接部材の当接面の押し当ての際の撃力により、吸気孔内の空気を圧縮させ、この空気の圧力によって底壁の外面における吸気孔の開口部から離反する向きに球状体を押圧することができる。また、当接部材の当接面が吸着ヘッドにおける底壁の内面に当接したときに、内面における全ての吸気孔の開口部が閉塞されるため、開口部が開放している吸気孔の有無に拘わらず、球状体が嵌り込んでいる吸気孔内の空気を確実に圧縮することができる。したがって、この球状体吸着装置および球状体吸着方法によれば、外面における吸気孔の開口部に嵌り込んだ球状体を含めて、吸着ヘッドによって吸着されていた球状体の全てを外面における吸気孔の開口部から確実に離反させることができる。この結果、この球状体吸着装置および球状体吸着方法によって吸着した複数の球状体を、搭載対象体としての基板における複数の端子に搭載する際に、全ての端子に球状体を確実に搭載することができる。
【００１４】
請求項２記載の球状体吸着装置、および請求項６記載の球状体吸着方法によれば、底壁の当接面側が弾性体で構成されている当接部材を用いることにより、当接部材の当接面を底壁の内面に押し当てたときの慣性力によって弾性体における吸気孔の開口部に対向する部位が底壁の外面に向かう向きに変形して開口部に入り込むため、その分、吸気孔内の空気をさらに大きく圧縮させることができる結果、外面における吸気孔の開口部から球状体をより確実に離反させることができる。
【００１５】
請求項３記載の球状体吸着装置、および請求項７記載の球状体吸着方法によれば、吸着ヘッドの内部空間を常圧に復帰させたときの球状体の吸着状態に応じて当接部材の移動速度を変更することにより、例えば、球状体が底壁の外面における吸気孔の開口部に強く吸着されて（開口部に強く嵌り込んで）、離反が困難なときには、当接部材の当接面を底壁の内面に押し当てる際の当接部材の移動速度を速くすることで、吸気孔内の空気の圧縮の程度を高めることができる結果、そのような場合においても、球状体を開口部から確実に離反させることができる。
【００１６】
また、請求項４記載の球状体搭載装置によれば、上記の球状体吸着装置を備えたことにより、上記の球状体吸着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】
【００１７】
【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】半田ボール吸着装置２の構成を示す構成図である。
【図３】収容容器１５の構成を示す構成図である。
【図４】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５】半田ボール３００の直径Ｌ１、吸気孔２３の直径Ｌ２、規制用プレート４１の厚みＬ３、規制用プレート４１から底壁２２までの離間距離Ｌ４、および貫通孔４２の直径Ｌ５の関係を説明する説明図である。
【図６】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７】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８】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９】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。
【図１０】半田ボール３００の搭載工程を説明する第６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７の説明図である。
【図１２】半田ボール吸着装置１０２の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、球状体吸着装置、球状体搭載装置および球状体吸着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。
【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、球状体搭載装置の一例であって、同図に示すように、半田ボール吸着装置２、搬送装置３および制御部４を備えて、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３参照）を搭載対象体としての基板４００の端子４０１（図８参照）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５参照）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】
半田ボール吸着装置２は、球状体吸着装置の一例であって、図１に示すように、吸着ヘッド１１、当接部材１２、移動機構１３、吸引機構１４および収容容器１５を備えて、後述する球状体吸着方法に従って半田ボール３００の吸着および吸着の解除が可能に構成されている。
【００２１】
吸着ヘッド１１は、図２に示すように、内部空間２１を有する箱状に構成されている。また、吸着ヘッド１１の底壁２２には、複数の吸気孔２３が形成されている（同図では、その５つの吸気孔２３のみを図示している）。この場合、図５に示すように、吸気孔２３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、吸着ヘッド１１の天壁２４には、内部空間２１の空気を排出（排気）するための排気孔２５が形成されている。
【００２２】
この吸着ヘッド１１では、排気によって内部空間２１が負圧となり（減圧され）、それに伴って吸気孔２３から吸気が行われることにより、底壁２２の外面２２ａにおける吸気孔２３の開口部２３ａに半田ボール３００を吸着すると共に、内部空間２１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。
【００２３】
当接部材１２は、図２に示すように、支持板３１および弾性体３２を備えて構成されている。支持板３１は、一例として、金属によって板状に形成されている。弾性体３２は、柔軟性を有して弾性変形が容易な材料（一例としてシリコーンゴム）で板状に形成され、支持板３１の一面（吸着ヘッド１１の底壁２２に対向する面）側に取り付けられている。また、当接部材１２は、同図に示すように、吸着ヘッド１１における底壁２２の内面２２ｂに対して弾性体３２の当接面３３が接離する方向（同図における矢印Ａ，Ｂの向き）に沿って移動可能に吸着ヘッド１１の内部空間２１に配設されている。この場合、当接部材１２は、図１０に示すように、底壁２２の内面２２ｂに弾性体３２の当接面３３が当接している状態において内面２２ｂにおける全ての吸気孔２３の開口部２３ｂを閉塞する。また、図４に示すように、当接部材１２の支持板３１にはロッド３４が取り付けられており、このロッド３４は、吸着ヘッド１１の天壁２４に形成された挿通孔２６に挿通されて、基端部側が吸着ヘッド１１の外側に突き出ている
【００２４】
移動機構１３は、図２に示すように、当接部材１２の支持板３１に取り付けられているロッド３４を駆動する（下向きに押し下げ、上向きに引き上げる）ことにより、同図における矢印Ａ，Ｂの向きに当接部材１２を移動させる。また、移動機構１３は、矢印Ａの向き（当接部材１２の当接面３３を底壁２２の内面２２ｂに当接させる向き）に当接部材１２を移動させる際の移動速度を任意に変更することが可能に構成されている。吸引機構１４は、配管２０（図１参照）を介して吸着ヘッド１１の排気孔２５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４の制御に従って吸着ヘッド１１の内部空間２１の空気を吸引する。
【００２５】
収容容器１５は、図３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１５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１５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４１が取り付けられている。この場合、規制用プレート４１は、その厚みＬ３（図５参照）が半田ボール３００の直径Ｌ１（この例では、７０μｍ）よりも薄い３０μｍ程度に規定された板状に構成されると共に、図４に示すように、吸着ヘッド１１の底壁２２の外面２２ａと収容容器１５の上部の縁部とが当接した状態（以下、この状態を「セット状態」ともいう）において、外面２２ａまでの離間距離Ｌ４（図５参照）が半田ボール３００の直径Ｌ１（この例では、７０μｍ）よりも短い４０μｍ程度となるように配置されている。
【００２６】
また、規制用プレート４１には、図４に示すように、セット状態において、吸着ヘッド１１の各吸気孔２３に対向する位置に複数（同図では、そのうちの５つのみを図示している）の貫通孔４２が形成されている。この場合、貫通孔４２の直径Ｌ５は、図５に示すように、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。
【００２７】
搬送装置３は、制御部４の制御に従い、収容容器１５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、当接部材１２および移動機構１３を搬送する。なお、以下の説明において、吸着ヘッド１１、当接部材１２および移動機構１３を合わせて「吸着部１００（図２参照）」ともいう。
【００２８】
制御部４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４は、搬送装置３を制御して吸着部１００を収容容器１５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４は、吸引機構１４を制御して吸着ヘッド１１の内部空間２１の空気を吸引させる。また、制御部４は、移動機構１３を制御して当接部材１２を移動させる。
【００２９】
次に、半田ボール搭載装置１を用いて、球状体吸着方法に従って半田ボール吸着装置２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、吸着ヘッド１１における底壁２２の外面２２ａを下向きにした状態で半田ボール吸着装置２が半田ボール３００を吸着するものとする。また、初期状態では、図２に示すように、当接部材１２が吸着ヘッド１１の内部空間２１における上部側に位置しているものとする。
【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４が、搬送装置３を制御して、吸着部１００を収容容器１５の上方に搬送させ、次いで、図４に示すように、吸着ヘッド１１の底壁２２の外面２２ａと収容容器１５の上部の縁部とが当接するように吸着部１００を降下させる。続いて、制御部４は、吸引機構１４を制御して、吸着ヘッド１１の内部空間２１の空気を吸引させる。この際に、内部空間２１が負圧となり（減圧され）、これに伴って底壁２２に形成されている吸気孔２３からの吸気が行われる。
【００３１】
次いで、制御部４は、図外の給気機構から収容容器１５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１５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６に示すように、収容容器１５内で浮遊している半田ボール３００が、吸着ヘッド１１の吸気孔２３からの吸気に伴う吸引力によって吸気孔２３の開口部２３ｂに引き寄せられ、収容容器１５の規制用プレート４１に形成されている貫通孔４２を通って吸着ヘッド１１の外面２２ａにおける開口部２３ａに吸着される。
【００３２】
この場合、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６に示すように、開口部２３ａ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。続いて、制御部４は、収容容器１５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。
【００３３】
次いで、制御部４は、搬送装置３を制御して、図７に示すように、吸着部１００を上方（同図に示す矢印Ｂの向き）に移動させる。この際に、吸着ヘッド１１の底壁２２の外面２２ａが収容容器１５の規制用プレート４１から離間するため、開口部２３ａの縁部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４１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。
【００３４】
続いて、制御部４は、搬送装置３を制御して、図８に示すように、基板４００の配置位置の上方に吸着部１００を移動させ、次いで、図９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に近接する位置に半田ボール吸着装置２を降下させる。続いて、制御部４は、吸引機構１４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２１が常圧に復帰し（減圧が解除される）、吸気孔２３からの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。
【００３５】
次いで、制御部４は、移動機構１３を制御して、当接部材１２の支持板３１に取り付けられているロッド３４を図９に示す矢印Ａの向き（底壁２２の内面２２ｂに近接する下向き）に押し下げさせることにより、当接部材１２における弾性体３２の当接面３３を底壁２２の内面２２ｂに対して押し当てるように（当接させるように）当接部材１２を予め決められた移動速度で矢印Ａの向きに移動させる。続いて、図１０に示すように、当接部材１２の弾性体３２が吸着ヘッド１１における底壁２２の内面２２ｂに当接した（押し当てられた）ときには、内面２２ｂにおける全ての吸気孔２３の開口部２３ｂが閉塞される。
【００３６】
また、底壁２２の内面２２ｂに対する弾性体３２の当接面３３の押し当ての際の撃力により、吸気孔２３内の空気が圧縮される。この場合、この半田ボール吸着装置２では、柔軟性を有して弾性変形が容易な材料で弾性体３２が形成されている。このため、図１０に示すように、押し当ての際に、弾性体３２における吸気孔２３の開口部２３ｂに対向する部位が下向き（底壁２２の外面２２ａに向かう向き）に変形する。このため、この半田ボール吸着装置２では、弾性体３２が変形して開口部２３ｂに入り込む分だけ、吸気孔２３内の空気がさらに大きく圧縮される。
【００３７】
ここで、変形が生じることなく開口部２３ａの縁部に吸着されていた半田ボール３００は、吸気孔２３からの吸気の停止（吸着の解除）に伴い、自重で開口部２３ａから離反して基板４００の端子４０１に搭載される。一方、半田ボール３００は柔らかく変形しやすいため、吸着の際の衝撃などによって変形して吸気孔２３の開口部２３ａに嵌り込むことがある。このような場合には、吸着を解除させただけでは、半田ボール３００が開口部２３ａから離反しないことがある。このため、吸着の解除だけで開口部２３ａから半田ボール３００を離反させようとする従来の構成および方法では、開口部２３ａに嵌り込んだ半田ボール３００が開口部２３ａから離反しないことに起因して、端子４０１の一部に半田ボールが搭載されない欠陥が生じるおそれがある。また、吸着ヘッド１１の内部空間２１に空気を送り込んで開口部２３ａから半田ボール３００を離反させようとする発明者の開発している構成および方法では、吸着の解除に伴って一部の半田ボール３００が自重で離反して開口部２３ａが開放している吸気孔２３が存在するときに、その吸気孔２３から空気が漏れて、開口部２３ａに嵌り込んだ半田ボール３００の開口部２３ａからの離反が依然として困難である。
【００３８】
これに対して、この半田ボール吸着装置２では、上記したように当接部材１２を底壁２２の内面２２ｂに当接させることで、吸気孔２３内の空気が圧縮されるため、この空気の圧力によって半田ボール３００が下向き（開口部２３ａから離反する向き）に押圧される。また、この半田ボール吸着装置２では、当接部材１２の弾性体３２が吸着ヘッド１１における底壁２２の内面２２ｂに当接したときに、内面２２ｂにおける全ての吸気孔２３の開口部２３ｂが閉塞されるため、開口部２３ａが開放している吸気孔２３の有無に拘わらず、半田ボール３００が嵌り込んでいる吸気孔２３内の空気が確実に圧縮される。このため、この半田ボール吸着装置２では、吸気孔２３の開口部２３ａに嵌り込んだ半田ボール３００を含めて吸着ヘッド１１によって吸着されていた半田ボール３００の全てが開口部２３ａから確実に離反する。
【００３９】
これにより、図１１に示すように、吸着ヘッド１１によって吸着されていた全ての半田ボール３００が基板４００の端子４０１上に搭載される。次いで、制御部４は、搬送装置３を制御して、同図に示すように、吸着部１００を上方（同図に示す矢印Ｂの向き）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。この場合、上記したように、吸着の際に開口部２３ａに嵌り込んだ半田ボール３００が存在したとしても、その半田ボール３００を含む吸着ヘッド１１に吸着された全ての半田ボール３００が開口部２３ａから離反される。このため、基板４００における全ての端子４０１に半田ボール３００が確実に搭載される。
【００４０】
なお、この半田ボール吸着装置２では、当接部材１２の当接面３３を底壁２２の内面２２ｂに対して押し当てる際の当接部材１２の移動速度を変更可能に移動機構１３が構成されている。このため、開口部２３ａに嵌り込んだ半田ボール３００が離反し難いときには、その状態（つまり、内部空間２１を常圧に復帰させたときの半田ボール３００の吸着状態）に応じて当接部材１２の移動速度を変更する（つまり、強い吸着状態（強く嵌り込んだ状態）のときには移動速度を速く、弱い吸着状態（弱く嵌り込んだ状態）のときには移動速度を遅く変更する）ことにより、吸気孔２３内の空気の圧縮の程度を調整することができる。このため、この半田ボール吸着装置２では、開口部２３ａに嵌り込んだ半田ボール３００をより確実に開口部２３ａから離反させることが可能となっている。
【００４１】
このように、この半田ボール吸着装置２、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法では、半田ボール３００を吸着した吸着ヘッド１１における内部空間２１を常圧に復帰させた後に、内部空間２１に配設した当接部材１２の当接面３３を底壁２２の内面２２ｂに押し当てるように当接部材１２を移動させて、内面２２ｂにおける全ての吸気孔２３の開口部２３ｂを閉塞させる。このため、この半田ボール吸着装置２、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法によれば、底壁２２の内面２２ｂに対する弾性体３２の当接面３３の押し当ての際の撃力により、吸気孔２３内の空気を圧縮させ、この空気の圧力によって開口部２３ａから離反する向きに半田ボール３００を押圧することができる。また、当接部材１２の弾性体３２が吸着ヘッド１１における底壁２２の内面２２ｂに当接したときに、内面２２ｂにおける全ての吸気孔２３の開口部２３ｂが閉塞されるため、開口部２３ａが開放している吸気孔２３の有無に拘わらず、半田ボール３００が嵌り込んでいる吸気孔２３内の空気を確実に圧縮することができる。したがって、この半田ボール吸着装置２、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法によれば、吸気孔２３の開口部２３ａに嵌り込んだ半田ボール３００を含めて、吸着ヘッド１１によって吸着されていた半田ボール３００の全てを開口部２３ａから確実に離反させることができる結果、基板４００における全ての端子４０１に半田ボール３００を確実に搭載することができる。
【００４２】
また、この半田ボール吸着装置２、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法では、底壁２２の内面２２ｂに当接する部位が弾性体３２で構成されている当接部材１２を用いることにより、当接部材１２の当接面３３を底壁２２の内面２２ｂに押し当てたときの慣性力によって弾性体３２における吸気孔２３の開口部２３ｂに対向する部位が底壁２２の外面２２ａに向かう向きに変形して開口部２３ｂに入り込むため、その分、吸気孔２３内の空気をさらに大きく圧縮させることができる結果、開口部２３ａから半田ボール３００をより確実に離反させることができる
【００４３】
また、この半田ボール吸着装置２、半田ボール搭載装置１および球状体吸着方法によれば、吸着ヘッド１１の内部空間２１を常圧に復帰させたときの半田ボール３００の吸着状態に応じて当接部材１２を移動させる移動速度を変更することにより、例えば、半田ボール３００が開口部２３ａに強く吸着されて（開口部２３ａに強く嵌り込んで）、離反が困難なときには、当接部材１２の当接面３３を底壁２２の内面２２ｂに押し当てる際の当接部材１２の移動速度を速くすることで、吸気孔２３内の空気の圧縮の程度を高めることができる結果、そのような場合においても、半田ボール３００を開口部２３ａから確実に離反させることができる。
【００４４】
なお、球状体吸着装置、球状体搭載装置および球状体吸着方法は、上記の構成および方法に限定されない。例えば、当接部材１２に取り付けられたロッド３４を駆動して当接部材１２を移動させる移動機構１３を用いる構成および方法について上記したが、移動機構１３に代えて、図１２に示す移動機構１１３を用いる構成および方法を採用することもできる。なお、以下の説明において、上記した各構成要素と同様の構成要素については、同じ符号を付して、重複する説明を省略する。この場合、移動機構１１３は、同図に示すように、支持板３１に取り付けられた電磁コイル１３１と、吸着ヘッド１１の外部に配列された固定磁石１３２とを備え、同図における矢印Ａ，Ｂの向きに沿ってリニアモータ方式で当接部材１２を移動させる。
【００４５】
また、吸着ヘッド１１における底壁２２の外面２２ａを下向きにした状態で半田ボール吸着装置２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、外面２２ａを上向き、または横向きにした状態で半田ボール吸着装置２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。
【符号の説明】
【００４６】
１ 半田ボール搭載装置
２ 半田ボール吸着装置
３ 搬送装置
４ 制御部
１１ 吸着ヘッド
１２ 当接部材
１３ 移動機構
２１ 内部空間
２２ 底壁
２２ａ 外面
２２ｂ 内面
２３ 吸気孔
２３ａ 開口部
３２ 弾性体
３３ 当接面
１０２ 半田ボール吸着装置
３００ 半田ボール
４００ 基板
４０１ 端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底壁に吸気孔が複数形成された箱状に構成され、内部空間が負圧のときに前記吸気孔からの吸気によって前記底壁の外面における当該吸気孔の開口部に球状体を吸着すると共に当該内部空間が常圧に復帰したときに当該球状体の吸着を解除可能に構成された吸着ヘッドを備えた球状体吸着装置であって、
前記底壁の内面に対して接離する方向に沿って移動可能に前記内部空間に配設されて当該内面に当接面が当接している状態において当該内面における全ての前記吸気孔の開口部を閉塞する当接部材と、当該当接部材を前記接離する方向に沿って移動させる移動機構とを備え、
前記移動機構は、前記球状体を吸着した前記吸着ヘッドの前記内部空間が常圧に復帰した後に、前記底壁の前記内面に前記当接面を当接させるように前記当接部材を移動させる球状体吸着装置。
【請求項２】
前記当接部材は、前記底壁の前記当接面側が弾性体で構成されている請求項１記載の球状体吸着装置。
【請求項３】
前記移動機構は、前記当接部材の移動速度を変更可能に構成されている請求項１または２記載の球状体吸着装置。
【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装置と、前記球状体を吸着させる吸着位置に前記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５】
底壁に吸気孔が複数形成された箱状に構成された吸着ヘッドの内部空間を負圧にして前記吸気孔からの吸気によって当該底壁の外面における当該吸気孔の開口部に球状体を吸着すると共に、前記内部空間を常圧に復帰させて前記球状体の吸着を解除する球状体吸着方法であって、
前記球状体を吸着した前記吸着ヘッドにおける前記内部空間を常圧に復帰させた後に、前記内部空間に配設した当接部材の当接面を前記底壁の前記内面に当接させるように当接部材を移動させて当該内面における全ての前記吸気孔の開口部を閉塞させる球状体吸着方法。
【請求項６】
前記底壁の前記当接面側が弾性体で構成されている前記当接部材を用いる請求項５記載の球状体吸着方法。
【請求項７】
前記内部空間を常圧に復帰させたときの前記球状体の吸着状態に応じて前記当接部材の移動速度を変更する請求項５または６記載の球状体吸着方法。
【請求項１】
底壁に吸気孔が複数形成された箱状に構成され、内部空間が負圧のときに前記吸気孔からの吸気によって前記底壁の外面における当該吸気孔の開口部に球状体を吸着すると共に当該内部空間が常圧に復帰したときに当該球状体の吸着を解除可能に構成された吸着ヘッドを備えた球状体吸着装置であって、
前記底壁の内面に対して接離する方向に沿って移動可能に前記内部空間に配設されて当該内面に当接面が当接している状態において当該内面における全ての前記吸気孔の開口部を閉塞する当接部材と、当該当接部材を前記接離する方向に沿って移動させる移動機構とを備え、
前記移動機構は、前記球状体を吸着した前記吸着ヘッドの前記内部空間が常圧に復帰した後に、前記底壁の前記内面に前記当接面を当接させるように前記当接部材を移動させる球状体吸着装置。
【請求項２】
前記当接部材は、前記底壁の前記当接面側が弾性体で構成されている請求項１記載の球状体吸着装置。
【請求項３】
前記移動機構は、前記当接部材の移動速度を変更可能に構成されている請求項１または２記載の球状体吸着装置。
【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装置と、前記球状体を吸着させる吸着位置に前記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５】
底壁に吸気孔が複数形成された箱状に構成された吸着ヘッドの内部空間を負圧にして前記吸気孔からの吸気によって当該底壁の外面における当該吸気孔の開口部に球状体を吸着すると共に、前記内部空間を常圧に復帰させて前記球状体の吸着を解除する球状体吸着方法であって、
前記球状体を吸着した前記吸着ヘッドにおける前記内部空間を常圧に復帰させた後に、前記内部空間に配設した当接部材の当接面を前記底壁の前記内面に当接させるように当接部材を移動させて当該内面における全ての前記吸気孔の開口部を閉塞させる球状体吸着方法。
【請求項６】
前記底壁の前記当接面側が弾性体で構成されている前記当接部材を用いる請求項５記載の球状体吸着方法。
【請求項７】
前記内部空間を常圧に復帰させたときの前記球状体の吸着状態に応じて前記当接部材の移動速度を変更する請求項５または６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２０１２−２２７２５９（Ｐ２０１２−２２７２５９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９２０９４（Ｐ２０１１−９２０９４）
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【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１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（０００２２７１８０）日置電機株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]