球状体搭載装置、球状体搭載方法、球状体搭載済基板および電子部品搭載済基板
【課題】搭載対象体に加わる球状体一つ当りの圧力を調整する作業の効率を向上させる。
【解決手段】半田ボール３００を保持する吸着ヘッド２と、吸着ヘッド２を支持する支持部３と、支持部３を移動させる移動機構４とを備え、基板４００の端子４０１に半田ボール３００を搭載可能に構成され、支持部３は、移動機構４によって移動させられる第１支持体３１と、吸着ヘッド２が固定されて第１支持体３１に対してスライド可能に第１支持体３１に連結された第２支持体３２とを備えて構成され、第１支持体３１から第２支持体３２を押圧する動作を実行可能に構成されると共に押圧する動作における駆動力を変更可能に構成されて半田ボール３００の搭載時において半田ボール３００から端子４０１に加わる半田ボール３００一つ当りの圧力を調整するための圧力調整機構５をさらに備えている。
【解決手段】半田ボール３００を保持する吸着ヘッド２と、吸着ヘッド２を支持する支持部３と、支持部３を移動させる移動機構４とを備え、基板４００の端子４０１に半田ボール３００を搭載可能に構成され、支持部３は、移動機構４によって移動させられる第１支持体３１と、吸着ヘッド２が固定されて第１支持体３１に対してスライド可能に第１支持体３１に連結された第２支持体３２とを備えて構成され、第１支持体３１から第２支持体３２を押圧する動作を実行可能に構成されると共に押圧する動作における駆動力を変更可能に構成されて半田ボール３００の搭載時において半田ボール３００から端子４０１に加わる半田ボール３００一つ当りの圧力を調整するための圧力調整機構５をさらに備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球状体を保持した保持ヘッドを搭載対象体に対して近接する向きに移動させ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搭載方法、その球状体搭載装置または球状体搭載方法を用いて製造される球状体搭載済基板、並びにその球状体搭載済基板に電子部品が搭載された電子部品搭載済基板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２０１１−４０７０４号公報において出願人が開示した球状体搭載装置が知られている。この球状体搭載装置は、吸着ヘッド、搬送機構、および制御部などを備えて、半田ボールを基板の端子（搭載対象体）に搭載可能に構成されている。この球状体搭載装置では、搬送機構が、半田ボールを吸着している吸着ヘッドを基板の上方に搬送する。次いで、搬送機構は、吸着ヘッドによって吸着されている半田ボールの先端部が基板の端子に近接する位置まで吸着ヘッドを降下させる。続いて、吸着ヘッドが吸着を解除する。これにより、基板の端子上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２０１１−４０７０４号公報（第６−１１頁、第７−１０図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記の球状体搭載装置には、改善すべき以下の課題がある。すなわち、この球状体搭載装置では、吸着ヘッドによって吸着されている半田ボールの先端部が基板の端子に近接する位置まで搬送機構が吸着ヘッドを降下させ、その状態で吸着ヘッドが吸着を解除することで、端子上に半田ボールを搭載している。一方、搭載された半田ボールはリフロー処理が行われることで、端子上において溶融される。この場合、端子上において溶融された半田ボールの溶融体と端子とを電気的に確実に接続させ、かつ溶融体による隣接する端子同士の短絡を防止するためには、半田ボールの搭載時において、半田ボールを変形させることなく半田ボールと端子とを確実に接触させる必要がある。そのためには、半田ボールを介して端子に加わる半田ボール一つ当りの圧力を予め決められた範囲内とする必要がある。しかしながら、従来の球状体搭載装置には、このような圧力を調整する機能が備えられていないため、半田ボールを変形させることなく半田ボールと端子とを確実に接触させるような搭載処理がやや困難であるという課題が存在する。
【０００５】
上記の課題を改善すべく、発明者は、図１６に示すように、移動機構５０４、第１支持体５３１、第２支持体５３２およびバネ５５１を備えた球状体搭載装置５０１を既に開発している。この場合、移動機構５０４は、第１支持体５３１を上下方向に移動させる。また、第２支持体５３２は、先端部に吸着ヘッド２を固定可能に構成されると共に、第１支持体５３１に対して上下方向にスライド可能に第１支持体５３１に連結されている。また、バネ５５１は、第１支持体５３１側から第２支持体５３２を牽引する。この球状体搭載装置５０１では、図１７に示すように、移動機構５０４が第１支持体５３１を下向きに移動させて、第２支持体５３２に固定された吸着ヘッド２によって吸着されている半田ボール３００の先端部を搭載対象体としての基板４００の端子４０１に接触させる。次いで、図１８に示すように、第２支持体５３２の上端部が第１支持体５３１の上端部から離間するまで移動機構５０４が第１支持体５３１を下向きにさらに移動させる。この状態では、第２支持体５３２の重量、吸着ヘッド２の重量、および半田ボール３００の重量を全て加算した総重量からバネ５５１の牽引力（引っ張り力）を差し引いた値に相当する力が半田ボール３００を介して基板４００の端子４０１に加わることとなる。このため、この球状体搭載装置５０１では、バネ５５１の牽引力（バネ５５１のばね定数）を調整することで、端子４０１に加わる半田ボール３００一つ当りの圧力を予め決められた範囲内とすることが可能となっている。
【０００６】
しかしながら、発明者が既に開発している上記の球状体搭載装置５０１にも改善すべき課題がある。すなわち、この球状体搭載装置５０１では、上記したように、バネ５５１の牽引力を調整することで、端子４０１に加わる半田ボール３００一つ当りの圧力を調整している。この場合、搭載対象体としての基板４００を変更するときには、吸着ヘッド２もその基板４００に対応する吸着ヘッド２に交換することとなり、吸着ヘッド２によって吸着される半田ボール３００の数も変わることとなる。このように、基板４００が変更となったときには、第２支持体５３２の重量および半田ボール３００の合計の重量が変わることとなるため、バネ５５１も交換する必要がある。また、半田ボール３００を搭載する際には、端子４０１にフラックスを塗布する必要があるが、フラックスの厚みや粘度によっても、端子４０１に加わる半田ボール３００一つ当りの圧力が異なることとなる。このため、フラックスの厚みや粘度が変化したときにも、それに応じてバネ５５１を交換する必要がある。したがって、この球状体搭載装置５０１には、端子４０１に加わる半田ボール３００一つ当りの圧力を調整する作業が煩雑で作業効率の向上が困難であるという課題が存在し、この点の改善が望まれている。
【０００７】
本発明は、かかる改善すべき課題に鑑みてなされたものであり、搭載対象体に加わる球状体一つ当りの圧力を調整する作業の効率を向上し得る球状体搭載装置および球状体搭載方法、その球状体搭載装置または球状体搭載方法を用いて製造される球状体搭載済基板、並びにその球状体搭載済基板を用いて製造される電子部品搭載済基板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】
【０００８】
上記目的を達成すべく請求項１記載の球状体搭載装置は、球状体を保持する保持ヘッドと、当該保持ヘッドを支持する支持部と、前記支持部を移動させる移動機構とを備え、搭載対象体に対して近接する向きに前記支持部を移動させて前記保持ヘッドによって保持されている前記球状体を当該搭載対象体に当接させた状態で保持を解除させて当該搭載対象体に搭載する球状体搭載装置であって、前記支持部は、前記移動機構によって移動させられる第１支持体と、前記保持ヘッドが固定されると共に前記第１支持体に対して予め決められた長さだけスライド可能に当該第１支持体に連結された第２支持体とを備えて構成され、前記第１支持体および前記第２支持体の一方から他方を押圧する動作および牽引する動作の少なくとも一方を実行可能に構成されると共に当該少なくとも一方の動作における駆動力を変更可能に構成されて前記球状体の搭載時において当該球状体から前記搭載対象体に加わる当該球状体一つ当りの圧力を調整するための圧力調整機構をさらに備えて構成されている。
【０００９】
また、請求項２記載の球状体搭載装置は、請求項１記載の球状体搭載装置において、前記圧力調整機構は、制御指示に従い、前記押圧する動作および前記牽引する動作のいずれか任意の一方を実行可能に構成されている。
【００１０】
また、請求項３記載の球状体搭載装置は、請求項１または２記載の球状体搭載装置において、前記圧力調整機構は、エアシリンダを備えて構成されている
【００１１】
また、請求項４記載の球状体搭載方法は、保持ヘッドに球状体を保持させ、前記保持ヘッドを支持している支持部を搭載対象体に対して近接する向きに移動させ、前記保持ヘッドによって保持されている前記球状体を前記搭載対象体に当接させた状態で保持を解除させて当該搭載対象体に搭載する球状体搭載方法であって、第１支持体と、前記保持ヘッドが固定されると共に前記第１支持体に対して予め決められた長さだけスライド可能に当該第１支持体に連結された第２支持体とを備えた前記支持部を用い、前記第１支持体および前記第２支持体の一方から他方を押圧する動作および牽引する動作の少なくとも一方を実行可能な圧力調整機構をさらに用いて当該一方の動作を実行する際に、当該一方の動作における駆動力を前記保持ヘッドによって保持されている前記球状体の重量および当該保持ヘッドの重量に応じて変更し、前記球状体の搭載時において前記球状体を介して前記搭載対象体に加わる当該球状体一つ当りの圧力を調整する。
【００１２】
また、請求項５記載の球状体搭載済基板は、請求項１から３のいずれかに記載の球状体搭載装置によって前記搭載対象体としての基板の端子に搭載された前記球状体が溶融されて当該端子に固着されている。
【００１３】
また、請求項６記載の球状体搭載済基板は、請求項４記載の球状体搭載方法によって前記搭載対象体としての基板の端子に搭載された前記球状体が溶融されて当該端子に固着されている。
【００１４】
さらに、請求項７記載の電子部品搭載済基板は、請求項５または６記載の球状体搭載済基板に固着された前記球状体の溶融体を介して接続された電子部品が当該球状体搭載済基板に搭載されている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の球状体搭載装置、および請求項４記載の球状体搭載方法によれば、第１支持体および第２支持体の一方から他方を押圧する動作および牽引する動作の少なくとも一方を実行可能でかつその一方動作における駆動力を変更可能な圧力調整機構を用いることにより、その駆動力を変更するだけで、球状体の搭載時における搭載対象体に加わる球状体一つ当りの圧力を調整することができる。このため、この球状体搭載装置および球状体搭載方法によれば、例えば、保持ヘッドの交換によって保持ヘッドおよび保持ヘッドに吸着される球状体の重量が変わったり、搭載対象体に塗布される半田フラックスの厚みや粘度が変化したりした場合において、球状体一つ当りの圧力を容易に調整することができる結果、調整作業の効率を十分に向上させることができる。
【００１６】
また、請求項２記載の球状体搭載装置によれば、押圧する動作および牽引する動作のいずれか任意の一方を制御指示に従って実行可能に圧力調整機構を構成したことにより、例えば、第２支持体の重量、保持ヘッドの重量、および保持ヘッドによって吸着される球状体の重量を全て加算した総重量が大きく、球状体の搭載時における搭載対象体に加わる球状体一つ当りの圧力を予め決められた規定値（規定範囲）内に収めることができない（圧力が規定値を超える）ときには、牽引する動作を実行させるように制御指示を行うことで、球状体一つ当りの圧力を規定値内に収めることができる。このため、この球状体搭載装置によれば、吸着する球状体の数が異なったり、大きさや重量が異なったりする数多くの種類の保持ヘッドを交換して球状体を搭載する場合において、球状体一つ当りの圧力を調整する作業の効率をさらに向上させることができる。
【００１７】
また、請求項３記載の球状体搭載装置によれば、エアシリンダを備えた圧力調整機構を用いることにより、エアシリンダに供給する圧縮空気の圧力を変更するだけで駆動力を変更することができるため、搭載対象体に加わる球状体一つ当りの圧力をさらに容易に調整することができる結果、調整作業の効率をさらに向上させることができる。
【００１８】
また、請求項５および６記載の球状体搭載済基板では、上記の球状体搭載装置または上記の球状体搭載方法によって基板の端子上に搭載した球状体が溶融されて端子に固着されている。このため、この球状体搭載済基板では、球状体が溶融された全ての溶融体が各端子に電気的に確実に接続し、かつ溶融体による隣接する端子同士の短絡が確実に防止される。
【００１９】
また、請求項７記載の電子部品搭載済基板では、上記の球状体搭載済基板に固着された球状体の溶融体を介して電子部品の端子が球状体搭載済基板の端子に接続されている。この場合、上記の球状体搭載済基板では、全ての溶融体が球状体搭載済基板の各端子に電気的に確実に接続されている。このため、この電子部品搭載済基板によれば、電子部品における全ての端子と球状体搭載済基板の各端子とが溶融体を介して電気的に確実に接続される。また、上記の球状体搭載済基板では、球状体搭載済基板における隣接する端子同士が溶融体を介して短絡する事態が確実に防止されている。このため、この電子部品搭載済基板によれば、電子部品の端子同士の短絡が確実に防止されている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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２の構成を示す断面図である。
【図３】吸着ヘッド２、支持部３、移動機構４および圧力調整機構５の構成を示す構成図である。
【図４】供給部６およびマスク７の構成を示す断面図である。
【図５】吸着ヘッド２の底板２２およびマスク７の構成を示す断面図である。
【図６】半田ボール搭載装置１の動作を説明する第１の説明図である。
【図７】半田ボール搭載装置１の動作を説明する第２の説明図である。
【図８】半田ボール搭載装置１の動作を説明する第３の説明図である。
【図９】半田ボール搭載装置１の動作を説明する第４の説明図である。
【図１０】半田ボール搭載装置１の動作を説明する第５の説明図である。
【図１１】半田ボール搭載装置１の動作を説明する第６の説明図である。
【図１２】半田ボール搭載装置１の動作を説明する第７の説明図である。
【図１３】半田搭載済基板６００の構成を示す断面図である。
【図１４】電子部品搭載済基板７００の構成を示す断面図である。
【図１５】圧力調整機構１０５の構成を示す構成図である。
【図１６】球状体搭載装置５０１の動作を説明する第１の説明図である。
【図１７】球状体搭載装置５０１の動作を説明する第２の説明図である。
【図１８】球状体搭載装置５０１の動作を説明する第３の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る球状体搭載装置、球状体搭載方法、球状体搭載済基板および電子部品搭載済基板の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２２】
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２、支持部３、移動機構４、圧力調整機構５、供給部６、マスク７、吸気機構８、搬送機構９および制御部１０を備えて、球状体搭載方法に従い、球状体の一例としての微小な球状体である半田ボール（マイクロボール）３００（図３〜図５参照）を搭載対象体としての基板４００の端子４０１上（図３参照）に搭載（載置）可能に構成されている。
【００２３】
この場合、半田ボール３００は、直径Ｌ１（図５参照）が８０μｍ程度の球状に構成されている。また、半田ボール３００は、図１３に示すように、半田ボール搭載装置１によって基板４００の各端子４０１上にそれぞれ搭載された後に加熱溶融されて、半球状（同図に示す半田３０１）となった状態で各端子４０１上に固着されてボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）を構成し、これによって半田搭載済基板（球状体搭載済基板）６００が製造される。また、図１４に示すように、このようにして製造された半田搭載済基板６００には、集積回路等の電子部品７０１が搭載され、その電子部品７０１における図外の端子が半田搭載済基板６００の端子４０１上に固着された半田ボール３００（半田３０１）を介して端子４０１に接続され、これによって電子部品搭載済基板７００が製造される。
【００２４】
吸着ヘッド２は、保持ヘッドの一例であって、図２に示すように、一例として、底板２２、側板２３および天板２４を備えて、内部に空隙２１が形成された箱状に構成されている。また、図２，５に示すように、吸着ヘッド２の底板２２には、底板２２の外面（吸着面として機能する面であって、以下「吸着面２２ａ」ともいう）に開口すると共に空隙２１と連通する吸気孔２５が、底板２２の厚み方向に沿って複数（両図では、そのうちの一部のみを図示している）形成されている。なお、吸着面２２ａにおける吸気孔２５の開口部を以下、「吸気口２５ａ」ともいう。
【００２５】
この場合、図５に示すように、吸気孔２５（つまり、吸気口２５ａ）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、図２に示すように、吸着ヘッド２の天板２４には、空隙２１内の空気を排気するための排気孔２４ａが形成されている。この吸着ヘッド２では、空隙２１内の空気の排気によって空隙２１内が負圧状態となり、それに伴って吸気口２５ａからの吸気が行われることにより、吸着ヘッド２の吸着面２２ａにおける吸気口２５ａの縁部に半田ボール３００を吸着して保持することが可能となっている（図５参照）。
【００２６】
支持部３は、図３に示すように、第１支持体３１および第２支持体３２を備え、吸着ヘッド２を支持可能に構成されている。
【００２７】
第１支持体３１は、図３に示すように、本体部３１ａ、連結部３１ｂおよび固定板３１ｃを備えて構成されている。本体部３１ａは、後述する移動機構４のボールねじ４２に係合する係合部６１が形成され、ボールねじ４２の回転に伴って上下方向（搭載対象体としての基板４００の端子４０１に対して近接する向きおよび離反する向き）に移動させられる。
【００２８】
連結部３１ｂは、図３に示すように、本体部３１ａにおける第２支持体３２に対向する側面に配設されている。また、連結部３１ｂには、後述する圧力調整機構５のバネ５１の一端部（同図における上端部）が固定される。また、連結部３１ｂには、後述する第２支持体３２の連結部３２ｃが係合する係合溝６３が上下方向に沿って形成されている。固定板３１ｃは、本体部３１ａの上部に配設されており、この固定板３１ｃに、後述する圧力調整機構５のエアシリンダ５３が固定される。また、固定板３１ｃには、エアシリンダ５３のロッド５３ａを挿通させるための挿通孔６２が形成されている。
【００２９】
第２支持体３２は、図３に示すように、本体部３２ａ、突起部３２ｂおよび連結部３２ｃを備えて構成されている。本体部３２ａは、同図に示すように、Ｌ字型（逆Ｌ字型）に形成され、長尺部分の先端部（同図における下端部）に吸着ヘッド２を固定可能に構成されている。
【００３０】
突起部３２ｂは、図３に示すように、本体部３２ａから突出するように配設されている。また、突起部３２ｂの先端部には、圧力調整機構５のバネ５１の他端部（同図における下端部）が固定される。連結部３２ｃは、本体部３２ａから突出するように配設されている。また、連結部３２ｃは、第１支持体３１の連結部３１ｂに形成されている係合溝６３に係合し、係合溝６３に沿った（つまり、上下方向に沿った）スライドが可能となっている。
【００３１】
この場合、図３に示すように、第１支持体３１における固定板３１ｃの下端部と連結部３１ｂの上端部との間に第２支持体３２における本体部３２ａの短尺部分が位置し、第２支持体３２の上下方向への移動がこの間の距離Ａ（予め決められた長さ）だけに限定される。つまり、第２支持体３２は、第１支持体３１に対して相対的にこの距離Ａだけスライド可能に第１支持体３１に連結されている。
【００３２】
移動機構４は、図３に示すように、モータ４１およびボールねじ４２を備えて構成されている。モータ４１は、制御部１０の制御に従ってボールねじ４２を回転させることにより、ボールねじ４２に係合している支持部３における第１支持体３１の本体部３１ａを上下方向に移動させる。
【００３３】
圧力調整機構５は、図３に示すように、バネ５１、空気圧調整器５２およびエアシリンダ５３を備えて構成されている。バネ５１は、一端部（上端部）が支持部３における第１支持体３１の連結部３１ｂに固定され、他端部（下端部）が支持部３における第２支持体３２の突起部３２ｂに固定されて、第１支持体３１側から第２支持体３２を上向きに牽引している。
【００３４】
空気圧調整器５２は、図外の空気圧縮機（エアコンプレッサ）から送り出される圧縮空気の圧力を任意に設定した圧力に調整することが可能に構成されている。この場合、空気圧調整器５２によって設定圧力に調整された圧縮空気は、給気管５２ａを介して給気口５３ｂ（図３参照）からエアシリンダ５３内に供給される。
【００３５】
エアシリンダ５３は、図３に示すように、支持部３における第１支持体３１の固定板３１ｃの上面に固定されている。また、エアシリンダ５３のロッド５３ａは、固定板３１ｃに形成されている挿通孔６２を挿通して固定板３１ｃの下面から突出しており、その先端部が支持部３における第２支持体３２の本体部３２ａの上部に固定されている。この場合、エアシリンダ５３は、給気口５３ｂからの圧縮空気の供給によってロッド５３ａに接続されている第２支持体３２を第１支持体３１側から下向きに押圧する動作（第１支持体および第２支持体の一方から他方を押圧する動作の一例）を実行する。また、エアシリンダ５３は、空気圧調整器５２によって圧縮空気の圧力が調整されることにより、押圧力（駆動力）を変更することが可能となっている。
【００３６】
この圧力調整機構５では、バネ５１が第２支持体３２を上向きに牽引する牽引力と、エアシリンダ５３が第２支持体３２を下向きに押圧する押圧力とにより、搭載時における半田ボール３００を介して端子４０１に加わる半田ボール３００一つ当りの圧力を調整することが可能となっている。なお、以下の説明において、吸着ヘッド２、支持部３および圧力調整機構５を合わせて「吸着部２００」ともいう。
【００３７】
供給部６は、図４に示すように、収容容器１２、吸着保持部１３、および吸引部１４を備えて吸着ヘッド２に対して半田ボール３００を供給可能に構成されている。収容容器１２は、容器本体１２ｃと、容器本体１２ｃの両側部に配設された２枚の側壁（図示せず）とを備えて、収容部１２ａ内に半田ボール３００を収容可能に構成されている。
【００３８】
吸着保持部１３は、図４に示すように、基端部１３ｂ側から先端部１３ａに至る吸気経路１３ｃが内部に形成されて、収容容器１２の収容部１２ａ内に収容されている半田ボール３００をその先端部１３ａで吸着して保持可能に構成されている。また、吸着保持部１３は、基端部１３ｂを中心として回動可能に配設されている。吸引部１４は、２枚の区画壁１４ａ，１４ｂと収容容器１２の側壁とによって形成される吸引経路１４ｃ（同図参照）を介して半田ボール３００を吸引可能に構成されている。
【００３９】
吸気機構８は、吸気管８ａ（図１参照）を介して、吸着ヘッド２の排気孔２４ａ、供給部６における吸着保持部１３の吸気経路１３ｃに連通する吸気管１３ｄ、および供給部６における吸引部１４の吸引経路１４ｃに繋がれた吸気ポンプ（図示せず）を備えて構成されている。また、吸気機構８は、排気孔２４ａと吸気ポンプとの間、吸気管１３ｄと吸気ポンプとの間、および吸引経路１４ｃと吸気ポンプとの間（つまり、各吸気管８ａの途中）にそれぞれ配設された電磁バルブ（図示せず）を備えて構成されている。この場合、吸気機構８は、各電磁バルブが制御部１０の制御に従って作動することにより、吸着ヘッド２の空隙２１内を負圧状態とすることによる吸気口２５ａからの吸気、吸着保持部１３における吸気経路１３ｃからの吸気、および吸引部１４における吸引経路１４ｃからの吸気を個別に行うことが可能となっている。
【００４０】
マスク７は、吸着ヘッド２による余剰な半田ボール３００の吸着を規制する機能を有しており、供給部６の配設位置の上方の位置に配設されている。また、マスク７には、図５に示すように、吸着ヘッド２の吸着面２２ａと上面７ａとが接触（または近接）している装着状態において吸着ヘッド２の吸気口２５ａに対向する位置に挿通孔７ｃが形成されている。この場合、挿通孔７ｃの直径Ｌ４は、半田ボール３００が通過可能な９５μｍ程度に規定されている。また、同図に示すように、マスク７の厚みＬ３は、装着状態において吸気口２５ａの縁部に吸着された半田ボール３００の先端部が下面（他面）１７ｂからやや突出する７５μｍ程度に規定されている。
【００４１】
搬送機構９は、制御部１０の制御に従い、マスク７の配設位置（半田ボール３００が供給される位置）の上方の位置と、基板４００の配設位置の上方の位置との間で、吸着ヘッド２、支持部３、移動機構４および圧力調整機構５を搬送する。制御部１０は、半田ボール搭載装置１を構成する各部および各機構を制御する。
【００４２】
次に、半田ボール搭載装置１を用いて半田ボール３００を搭載対象体としての基板４００の各端子４０１に搭載する方法（球状体搭載方法）について、図面を参照して説明する。なお、基板４００における各端子４０１の表面には、図１１に示すように、半田フラックス８００が塗布されているものとする。
【００４３】
半田ボール３００を搭載する搭載処理の開始に先立ち、搭載時において半田ボール３００を介して端子４０１に加わる半田ボール３００一つ当りの圧力を調整する。具体的には、圧力調整機構５の空気圧調整器５２を操作して、エアシリンダ５３に供給する圧縮空気の圧力を設定する。
【００４４】
ここで、支持部３の第２支持体３２の重量、吸着ヘッド２の重量、および吸着ヘッド２によって吸着される各半田ボール３００の重量を全て加算した総重量をＷとし、バネ５１が第２支持体３２を上向きに牽引する牽引力をＦ１、エアシリンダ５３が第２支持体３２を下向きに押圧する押圧力をＦ２とすると、各半田ボール３００を介して各端子４０１に加わる合計の圧力Ｆｔは、次の式（１）で表される（図１０参照）。
Ｆｔ＝Ｗ−Ｆ１＋Ｆ２・・・式（１）
また、吸着ヘッド２に吸着される半田ボール３００の数をＮとすると、１つの半田ボール３００を介して１つの端子４０１に加わる圧力（端子４０１に加わる半田ボール３００一つ当りの圧力）Ｆｉは、次の式（２）で表される。
Ｆｉ＝Ｆｔ／Ｎ・・・式（２）
【００４５】
この半田ボール搭載装置１では、半田ボール３００が変形することなく端子４０１に確実に接触するのに必要な半田ボール３００一つ当りの圧力の許容範囲としての規定値Ｆｎが予め決められている。このため、上記した空気圧調整器５２に対する圧縮空気の圧力の設定操作に際しては、上記した圧力Ｆｉがこの規定値Ｆｎ内となるように（規定値Ｆｎ内に収まる）ように設定を行う。
【００４６】
これにより、図外の空気圧縮機から送り出される圧縮空気が、空気圧調整器５２によって設定圧力に調整されて、給気管５２ａを介して給気口５３ｂからエアシリンダ５３内に供給される。また、エアシリンダ５３が、圧縮空気の供給によってロッド５３ａに接続されている第２支持体３２を第１支持体３１側から下向きに押圧する。
【００４７】
次いで、半田ボール３００の搭載処理の開始を指示する。これに応じて、制御部１０が、移動機構４を制御して、図４に示すように、吸着ヘッド２の吸着面２２ａとマスク７の上面７ａとが接触（近接）するように吸着部２００（吸着ヘッド２、支持部３および圧力調整機構５）を下向きに移動させ、吸着ヘッド２に対してマスク７を装着させる（装着状態とさせる）。
【００４８】
続いて、制御部１０は、吸気機構８の電磁バルブを制御して、吸着ヘッド２の排気孔２４ａからの吸気を開始させる。この際に、吸着ヘッド２の空隙２１内が負圧状態となって吸気口２５ａからの吸気が開始される。また、制御部１０は、吸気機構８の電磁バルブを制御して、吸着保持部１３における吸気経路１３ｃからの吸気、および吸引部１４における吸引経路１４ｃからの吸気を開始させる。
【００４９】
次いで、吸着保持部１３における吸気経路１３ｃからの吸気に伴い、収容容器１２の収容部１２ａに収容されている半田ボール３００が吸着保持部１３の先端部１３ａに吸着されて保持される。続いて、制御部１０は、図外の駆動機構を制御して、吸着保持部１３の基端部１３ｂに取り付けられている吸気管１３ｄを回転させることにより、図６に示すように、基端部１３ｂを中心として吸着保持部１３を回動させる。次いで、制御部１０は、吸着保持部１３の先端部１３ａがマスク７の下面７ｂに対向した時点で、図外の駆動機構を制御して、吸気管１３ｄの回転を停止させる。
【００５０】
続いて、制御部１０は、駆動機構を制御して、図７に示すように、マスク７の下面７ｂに向けて供給部６を移動させ、次いで、先端部１３ａを下面７ｂに近接させた状態で供給部６を下面７ｂに沿って移動させる。この際に、先端部１３ａに保持されている半田ボール３００が、吸着ヘッド２の吸引力によって吸着保持部１３の吸引力に抗して吸着ヘッド２に引き寄せられて吸着ヘッド２に供給され、供給された半田ボール３００の一部がマスク７の各挿通孔７ｃを通って吸着ヘッド２の吸着面２２ａにおける各吸気口２５ａの縁部に１つずつ吸着される。
【００５１】
次いで、制御部１０は、図外の駆動機構を制御して、図８に示すように、供給部６をマスク７の下面７ｂに沿ってさらに移動させる。この際に、同図に示すように、吸着保持部１３に続いて吸引部１４が移動させられて、吸引部１４における吸引経路１４ｃからの吸気によって余剰な半田ボール３００が吸引されて除去される。
【００５２】
続いて、制御部１０は、移動機構４を制御して、吸着ヘッド２がマスク７から離反するように吸着部２００（吸着ヘッド２、支持部３および圧力調整機構５）を上向きに移動させる。次いで、制御部１０は、搬送機構９を制御して、図３に示すように、吸着ヘッド２が基板４００の配設位置の上方に位置するように、吸着ヘッド２、支持部３、移動機構４および圧力調整機構５を搬送させる。
【００５３】
続いて、制御部１０は、移動機構４を制御して、図９に示すように、吸着部２００を下向きに移動させる。この際に、図１１に示すように、吸着ヘッド２によって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に塗布されている半田フラックス８００に接触する。
【００５４】
次いで、制御部１０は、移動機構４を制御して、図１０に示すように、第２支持体３２の本体部３２ａにおける短尺部分の下面が第１支持体３１における連結部３１ｂの上端部から離間するまで（一例として、同図に示す距離Ｂだけ離間するまで）、吸着部２００を下向きにさらに移動させる。この状態では、上記した式（１）で表される圧力Ｆｔに相当する力が作用し（図１０参照）、図１２に示すように、各半田ボール３００の先端部が半田フラックス８００を押しのけるようにして各端子４０１にそれぞれ接触する。この場合、上記した空気圧調整器５２に対する圧縮空気の圧力設定操作において、圧力Ｆｉが規定値Ｆｎ内となるように圧縮空気の圧力が設定されている。このため、各半田ボール３００が変形することなく各端子４０１に確実に接触する。
【００５５】
続いて、制御部１０は、吸気機構８の電磁バルブを制御して、吸着ヘッド２における吸気口２５ａからの吸気を停止させる。この際に、吸着ヘッド２による吸着が解除されて、半田ボール３００が基板４００における端子４０１上に搭載される。次いで、制御部１０は、移動機構４を制御して、吸着部２００を上方に向けて移動させた後に、搬送機構９を制御して移動機構４および吸着部２００を初期位置に搬送させる。以上により、基板４００への半田ボール３００の搭載が完了する。
【００５６】
続いて、半田ボール３００の搭載が完了した基板４００は、図外の取り出し装置によって取り出されて、図外の搭載状態検査装置に搬送され、搭載状態検査装置によって半田ボール３００が過不足なく搭載されているか否かの搭載状態検査が行われる。この場合、搭載状態検査において不良と判別された基板４００は、不良品のストック場所に搬送される。
【００５７】
また、搭載状態検査において良好と判別された基板４００は、図外のリフロー処理装置に搬送される。リフロー処理装置では、基板４００に対してリフロー処理（溶融処理）が行われ、これにより、図１３に示すように、基板４００の端子４０１に搭載された各半田ボール３００が溶融されて半球状（同図に示す半田３０１：溶融体の一例）となった状態で、基板４００の表面（図外の端子上）に固着する。なお、端子４０１に塗布されていた半田フラックス８００は、リフロー処理において熱分解される。また、固着された半田３０１によって基板４００上にボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）が構成される。以上により、同図に示すように、半田搭載済基板（球状体搭載済基板）６００が製造される。
【００５８】
この場合、この半田ボール搭載装置１では、エアシリンダ５３を有する圧力調整機構５を備えたことで、端子４０１に加わる半田ボール３００一つ当りの圧力Ｆｉを規定値Ｆｎ内に収めることが可能となっており、これによって各半田ボール３００が変形することなく各端子４０１に確実に接触している。このため、リフロー処理によって溶融された全ての半田３０１が各端子４０１に電気的に確実に接続し、かつ半田３０１による隣接する端子４０１同士の短絡が確実に防止されている。
【００５９】
続いて、半田搭載済基板６００は、図外の電子部品搭載装置に搬送され、次いで、電子部品搭載装置によって半田搭載済基板６００に電子部品７０１が搭載される。続いて、例えばリフロー処理により、半田搭載済基板６００における基板４００の端子４０１に固着された半田ボール３００（半田３０１）が溶融されることで、搭載された電子部品７０１における図外の端子が、溶融された半田ボール３００（半田３０１）を介して基板４００の端子４０１に接続される。これにより、図１４に示すように、電子部品搭載済基板７００が製造される。この場合、上記したように、この半田搭載済基板６００では、全ての半田３０１が各端子４０１に電気的に確実に接続されている。このため、この電子部品搭載済基板７００では、電子部品７０１の端子と端子４０１とが電気的に確実に接続されている。また、この半田搭載済基板６００では、半田３０１による隣接する端子４０１同士の短絡が確実に防止されているため、電子部品７０１の端子同士の短絡が確実に防止されている。
【００６０】
次に、上記した基板４００とは異なる種類の新たな基板４００の端子４０１に半田ボール３００を搭載するときには、新たな基板４００に対応する新たな吸着ヘッド２を支持部３の第２支持体３２における本体部３２ａの先端部に固定する（吸着ヘッド２を交換する）。次いで、空気圧調整器５２に対する圧縮空気の圧力の設定操作を行うことにより、半田ボール３００の搭載時において端子４０１に加わる半田ボール３００一つ当りの圧力Ｆｉが規定値Ｆｎ内となるように調整を行う。この場合、吸着ヘッド２の交換に伴い、新たな吸着ヘッド２の重量、および新たな吸着ヘッド２によって吸着される各半田ボール３００の重量が変化する分、上記した総重量Ｗが変化する。このため、それに応じて、圧縮空気の圧力を変更し、これによってエアシリンダ５３の押圧力Ｆ２（駆動力）を変更する。
【００６１】
この場合、この半田ボール搭載装置１では、上記したように、吸着ヘッド２の重量、および吸着ヘッド２によって吸着される各半田ボール３００の重量に応じて、圧縮空気の圧力、つまりエアシリンダ５３の押圧力Ｆ２（駆動力）を変更するだけで、端子４０１に加わる半田ボール３００一つ当りの圧力Ｆｉが規定値Ｆｎ内となるように調整を行うことができる。このため、この半田ボール搭載装置１では、吸着ヘッド２の重量および吸着ヘッド２によって吸着される各半田ボール３００の重量に応じてバネ５１を交換する従来の構成および方法と比較して、圧力Ｆｉを十分容易に調整することが可能となっている。
【００６２】
続いて、搭載処理の開始を指示する。これに応じて、制御部１０が上記した各処理（制御）を実行することにより、新たな基板４００への半田ボール３００の搭載が行われる。
【００６３】
このように、この半田ボール搭載装置１および球状体搭載方法によれば、第１支持体３１側から第２支持体３２を下向きに押圧する動作における駆動力（押圧力）を変更可能な圧力調整機構５を用いることにより、その駆動力を変更するだけで、半田ボール３００の搭載時における搭載対象体としての基板４００の端子４０１に加わる半田ボール３００一つ当りの圧力Ｆｉを調整することができる。このため、この半田ボール搭載装置１および球状体搭載方法によれば、例えば、吸着ヘッド２の交換によって吸着ヘッド２および吸着ヘッド２に吸着される半田ボール３００の重量が変わったり、半田フラックス８００の厚みや粘度が変化したりした場合において、上記の圧力Ｆｉを容易に調整することができる結果、調整作業の効率を十分に向上させることができる。
【００６４】
また、この半田ボール搭載装置１および球状体搭載方法によれば、エアシリンダ５３を備えた圧力調整機構５を用いることにより、エアシリンダ５３に供給する圧縮空気の圧力を変更するだけで駆動力を変更することができるため、端子４０１に加わる半田ボール３００一つ当りの圧力Ｆｉをさらに容易に調整することができる結果、調整作業の効率をさらに向上させることができる。
【００６５】
また、この半田搭載済基板６００では、上記の半田ボール搭載装置１を用いて上記の球状体搭載方法によって基板４００の端子４０１上に搭載した半田ボール３００が溶融されて端子４０１に固着されている。このため、この半田搭載済基板６００では、各半田ボール３００が溶融された全ての半田３０１が各端子４０１に電気的に確実に接続し、かつ半田３０１による隣接する端子４０１同士の短絡が確実に防止されている。
【００６６】
また、この電子部品搭載済基板７００では、上記の半田搭載済基板６００に固着された半田３０１を介して電子部品７０１の端子が半田搭載済基板６００の端子４０１に接続されている。この場合、上記の半田搭載済基板６００では、全ての半田３０１が各端子４０１に電気的に確実に接続されている。このため、この電子部品搭載済基板７００によれば、電子部品７０１における全ての端子と端子４０１とが半田３０１を介して電気的に確実に接続される。また、上記の半田搭載済基板６００では、半田３０１による隣接する端子４０１同士の短絡が確実に防止されている。このため、この電子部品搭載済基板７００によれば、電子部品７０１の端子同士の短絡が確実に防止されている。
【００６７】
なお、球状体搭載装置および球状体搭載方法は、上記の構成および方法に限定されない。例えば、図１５に示すように、上記したエアシリンダ５３に代えてエアシリンダ１５３を有し、上記した空気圧調整器５２に代えて空気圧調整器１５２を有する圧力調整機構１０５を備えた球状体搭載装置、およびこの球状体搭載装置を用いた球状体搭載方法を採用することもできる。なお、以下の説明において、上記した半田ボール搭載装置１と同じ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。このエアシリンダ１５３は、２つの給気口５３ｂ，５３ｃを備え、給気口５３ｂから圧縮空気が供給されたときに、ロッド５３ａに接続されている第２支持体３２を第１支持体３１側から下向きに押圧する動作（第１支持体および第２支持体の一方から他方に対する押圧の一例）を実行し、給気口５３ｃから圧縮空気が供給されたときに、ロッド５３ａに接続されている第２支持体３２を第１支持体３１側から上向きに牽引する動作（第１支持体および第２支持体の一方から他方に対する牽引の一例）を実行する。また、空気圧調整器１５２は、エアシリンダ１５３に対する給気口５３ｂからの圧縮空気の供給、および給気口５３ｃからの圧縮空気の供給を、例えばレバー操作やダイヤル操作などの切り替え操作（制御指示の一例）に応じて切り替えることが可能に構成されている。つまり、この圧力調整機構１０５では、第２支持体３２を押圧する動作および第２支持体３２を牽引する動作のいずれか任意の一方を、制御指示の一例としての切り替え操作に従って実行することが可能となっている。
【００６８】
この圧力調整機構１０５を備えた構成では、例えば、総重量Ｗが大きく、バネ５１による牽引力Ｆ１だけでは半田ボール３００一つ当りの圧力Ｆｉを規定値Ｆｎ内に収めることができない（圧力Ｆｉが規定値Ｆｎを超える）ときには、エアシリンダ１５３における給気口５３ｃからの圧縮空気の供給によって第２支持体３２を上向きに牽引させることで、圧力Ｆｉを規定値Ｆｎ内に収めることができる。このため、この構成では、吸着する半田ボール３００の数Ｎや大きさが異なる数多くの種類の吸着ヘッド２を交換して半田ボール３００を搭載する場合において、圧力Ｆｉを調整する作業の効率をさらに向上させることができる。
【００６９】
また、エアシリンダ５３，１５３に代えて、上記した給気口５３ｃだけが形成された（給気口５３ｂが形成されていない）エアシリンダを有して、第２支持体３２を第１支持体３１側から上向きに牽引する動作（第１支持体および第２支持体の一方から他方に対する牽引の一例）だけを実行する圧力調整機構を備えた球状体搭載装置、およびこの球状体搭載装置を用いた球状体搭載方法を採用することもできる。
【００７０】
また、エアシリンダ５３やエアシリンダ１５３を第１支持体３１に配設して、第１支持体３１から第２支持体３２を押圧や牽引する構成および方法について上記したが、エアシリンダ５３やエアシリンダ１５３を第２支持体３２に配設する構成およびその構成を用いる方法を採用することもできる。この構成および方法では、上記した構成および方法において第１支持体３１から第２支持体３２を押圧する動作に代えて、第２支持体３２から第１支持体３１を押圧する動作を実行し、上記した構成および方法において第１支持体３１から第２支持体３２を牽引する動作に代えて、第２支持体３２から第１支持体３１を牽引（引っ張る）する動作を実行する。
【００７１】
また、エアシリンダ５３やエアシリンダ１５３を備えて圧力調整機構５や圧力調整機構１０５を構成した例について上記したが、エアシリンダ５３，１５３に代えて、リニアモータ型のアクチュエータを採用することもできる。また、上記の例では、バネ５１を備えて圧力調整機構５を構成したが、バネ５１は補助的な構成要素であるため、バネ５１を備えていない構成を採用することもできる。
【００７２】
また、基板４００における端子４０１の表面に半田フラックス８００を塗布する構成および方法について上記したが、吸着ヘッド２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８００に浸してその先端部に半田フラックス８００を付着させた後に、半田フラックス８００が塗布されていない端子４０１の上にその半田ボール３００を載置する構成および方法を採用することもできる。また、４つの半田ボール３００を吸着する吸着ヘッド２を用いる例について上記したが、１または４つ以外の複数の半田ボール３００を保持する吸着ヘッド２を用いることができるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７３】
１ 半田ボール搭載装置
２ 吸着ヘッド
３ 支持部
４ 移動機構
５，１０５ 圧力調整機構
３１ 第１支持体
３２ 第２支持体
５２，１５２ 空気圧調整器
５３，１５３ エアシリンダ
３００ 半田ボール
４００ 基板
４０１ 端子
６００ 半田搭載済基板
７００ 電子部品搭載済基板
７０１ 電子部品
Ｆｉ 圧力
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球状体を保持した保持ヘッドを搭載対象体に対して近接する向きに移動させ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搭載方法、その球状体搭載装置または球状体搭載方法を用いて製造される球状体搭載済基板、並びにその球状体搭載済基板に電子部品が搭載された電子部品搭載済基板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２０１１−４０７０４号公報において出願人が開示した球状体搭載装置が知られている。この球状体搭載装置は、吸着ヘッド、搬送機構、および制御部などを備えて、半田ボールを基板の端子（搭載対象体）に搭載可能に構成されている。この球状体搭載装置では、搬送機構が、半田ボールを吸着している吸着ヘッドを基板の上方に搬送する。次いで、搬送機構は、吸着ヘッドによって吸着されている半田ボールの先端部が基板の端子に近接する位置まで吸着ヘッドを降下させる。続いて、吸着ヘッドが吸着を解除する。これにより、基板の端子上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２０１１−４０７０４号公報（第６−１１頁、第７−１０図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記の球状体搭載装置には、改善すべき以下の課題がある。すなわち、この球状体搭載装置では、吸着ヘッドによって吸着されている半田ボールの先端部が基板の端子に近接する位置まで搬送機構が吸着ヘッドを降下させ、その状態で吸着ヘッドが吸着を解除することで、端子上に半田ボールを搭載している。一方、搭載された半田ボールはリフロー処理が行われることで、端子上において溶融される。この場合、端子上において溶融された半田ボールの溶融体と端子とを電気的に確実に接続させ、かつ溶融体による隣接する端子同士の短絡を防止するためには、半田ボールの搭載時において、半田ボールを変形させることなく半田ボールと端子とを確実に接触させる必要がある。そのためには、半田ボールを介して端子に加わる半田ボール一つ当りの圧力を予め決められた範囲内とする必要がある。しかしながら、従来の球状体搭載装置には、このような圧力を調整する機能が備えられていないため、半田ボールを変形させることなく半田ボールと端子とを確実に接触させるような搭載処理がやや困難であるという課題が存在する。
【０００５】
上記の課題を改善すべく、発明者は、図１６に示すように、移動機構５０４、第１支持体５３１、第２支持体５３２およびバネ５５１を備えた球状体搭載装置５０１を既に開発している。この場合、移動機構５０４は、第１支持体５３１を上下方向に移動させる。また、第２支持体５３２は、先端部に吸着ヘッド２を固定可能に構成されると共に、第１支持体５３１に対して上下方向にスライド可能に第１支持体５３１に連結されている。また、バネ５５１は、第１支持体５３１側から第２支持体５３２を牽引する。この球状体搭載装置５０１では、図１７に示すように、移動機構５０４が第１支持体５３１を下向きに移動させて、第２支持体５３２に固定された吸着ヘッド２によって吸着されている半田ボール３００の先端部を搭載対象体としての基板４００の端子４０１に接触させる。次いで、図１８に示すように、第２支持体５３２の上端部が第１支持体５３１の上端部から離間するまで移動機構５０４が第１支持体５３１を下向きにさらに移動させる。この状態では、第２支持体５３２の重量、吸着ヘッド２の重量、および半田ボール３００の重量を全て加算した総重量からバネ５５１の牽引力（引っ張り力）を差し引いた値に相当する力が半田ボール３００を介して基板４００の端子４０１に加わることとなる。このため、この球状体搭載装置５０１では、バネ５５１の牽引力（バネ５５１のばね定数）を調整することで、端子４０１に加わる半田ボール３００一つ当りの圧力を予め決められた範囲内とすることが可能となっている。
【０００６】
しかしながら、発明者が既に開発している上記の球状体搭載装置５０１にも改善すべき課題がある。すなわち、この球状体搭載装置５０１では、上記したように、バネ５５１の牽引力を調整することで、端子４０１に加わる半田ボール３００一つ当りの圧力を調整している。この場合、搭載対象体としての基板４００を変更するときには、吸着ヘッド２もその基板４００に対応する吸着ヘッド２に交換することとなり、吸着ヘッド２によって吸着される半田ボール３００の数も変わることとなる。このように、基板４００が変更となったときには、第２支持体５３２の重量および半田ボール３００の合計の重量が変わることとなるため、バネ５５１も交換する必要がある。また、半田ボール３００を搭載する際には、端子４０１にフラックスを塗布する必要があるが、フラックスの厚みや粘度によっても、端子４０１に加わる半田ボール３００一つ当りの圧力が異なることとなる。このため、フラックスの厚みや粘度が変化したときにも、それに応じてバネ５５１を交換する必要がある。したがって、この球状体搭載装置５０１には、端子４０１に加わる半田ボール３００一つ当りの圧力を調整する作業が煩雑で作業効率の向上が困難であるという課題が存在し、この点の改善が望まれている。
【０００７】
本発明は、かかる改善すべき課題に鑑みてなされたものであり、搭載対象体に加わる球状体一つ当りの圧力を調整する作業の効率を向上し得る球状体搭載装置および球状体搭載方法、その球状体搭載装置または球状体搭載方法を用いて製造される球状体搭載済基板、並びにその球状体搭載済基板を用いて製造される電子部品搭載済基板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】
【０００８】
上記目的を達成すべく請求項１記載の球状体搭載装置は、球状体を保持する保持ヘッドと、当該保持ヘッドを支持する支持部と、前記支持部を移動させる移動機構とを備え、搭載対象体に対して近接する向きに前記支持部を移動させて前記保持ヘッドによって保持されている前記球状体を当該搭載対象体に当接させた状態で保持を解除させて当該搭載対象体に搭載する球状体搭載装置であって、前記支持部は、前記移動機構によって移動させられる第１支持体と、前記保持ヘッドが固定されると共に前記第１支持体に対して予め決められた長さだけスライド可能に当該第１支持体に連結された第２支持体とを備えて構成され、前記第１支持体および前記第２支持体の一方から他方を押圧する動作および牽引する動作の少なくとも一方を実行可能に構成されると共に当該少なくとも一方の動作における駆動力を変更可能に構成されて前記球状体の搭載時において当該球状体から前記搭載対象体に加わる当該球状体一つ当りの圧力を調整するための圧力調整機構をさらに備えて構成されている。
【０００９】
また、請求項２記載の球状体搭載装置は、請求項１記載の球状体搭載装置において、前記圧力調整機構は、制御指示に従い、前記押圧する動作および前記牽引する動作のいずれか任意の一方を実行可能に構成されている。
【００１０】
また、請求項３記載の球状体搭載装置は、請求項１または２記載の球状体搭載装置において、前記圧力調整機構は、エアシリンダを備えて構成されている
【００１１】
また、請求項４記載の球状体搭載方法は、保持ヘッドに球状体を保持させ、前記保持ヘッドを支持している支持部を搭載対象体に対して近接する向きに移動させ、前記保持ヘッドによって保持されている前記球状体を前記搭載対象体に当接させた状態で保持を解除させて当該搭載対象体に搭載する球状体搭載方法であって、第１支持体と、前記保持ヘッドが固定されると共に前記第１支持体に対して予め決められた長さだけスライド可能に当該第１支持体に連結された第２支持体とを備えた前記支持部を用い、前記第１支持体および前記第２支持体の一方から他方を押圧する動作および牽引する動作の少なくとも一方を実行可能な圧力調整機構をさらに用いて当該一方の動作を実行する際に、当該一方の動作における駆動力を前記保持ヘッドによって保持されている前記球状体の重量および当該保持ヘッドの重量に応じて変更し、前記球状体の搭載時において前記球状体を介して前記搭載対象体に加わる当該球状体一つ当りの圧力を調整する。
【００１２】
また、請求項５記載の球状体搭載済基板は、請求項１から３のいずれかに記載の球状体搭載装置によって前記搭載対象体としての基板の端子に搭載された前記球状体が溶融されて当該端子に固着されている。
【００１３】
また、請求項６記載の球状体搭載済基板は、請求項４記載の球状体搭載方法によって前記搭載対象体としての基板の端子に搭載された前記球状体が溶融されて当該端子に固着されている。
【００１４】
さらに、請求項７記載の電子部品搭載済基板は、請求項５または６記載の球状体搭載済基板に固着された前記球状体の溶融体を介して接続された電子部品が当該球状体搭載済基板に搭載されている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の球状体搭載装置、および請求項４記載の球状体搭載方法によれば、第１支持体および第２支持体の一方から他方を押圧する動作および牽引する動作の少なくとも一方を実行可能でかつその一方動作における駆動力を変更可能な圧力調整機構を用いることにより、その駆動力を変更するだけで、球状体の搭載時における搭載対象体に加わる球状体一つ当りの圧力を調整することができる。このため、この球状体搭載装置および球状体搭載方法によれば、例えば、保持ヘッドの交換によって保持ヘッドおよび保持ヘッドに吸着される球状体の重量が変わったり、搭載対象体に塗布される半田フラックスの厚みや粘度が変化したりした場合において、球状体一つ当りの圧力を容易に調整することができる結果、調整作業の効率を十分に向上させることができる。
【００１６】
また、請求項２記載の球状体搭載装置によれば、押圧する動作および牽引する動作のいずれか任意の一方を制御指示に従って実行可能に圧力調整機構を構成したことにより、例えば、第２支持体の重量、保持ヘッドの重量、および保持ヘッドによって吸着される球状体の重量を全て加算した総重量が大きく、球状体の搭載時における搭載対象体に加わる球状体一つ当りの圧力を予め決められた規定値（規定範囲）内に収めることができない（圧力が規定値を超える）ときには、牽引する動作を実行させるように制御指示を行うことで、球状体一つ当りの圧力を規定値内に収めることができる。このため、この球状体搭載装置によれば、吸着する球状体の数が異なったり、大きさや重量が異なったりする数多くの種類の保持ヘッドを交換して球状体を搭載する場合において、球状体一つ当りの圧力を調整する作業の効率をさらに向上させることができる。
【００１７】
また、請求項３記載の球状体搭載装置によれば、エアシリンダを備えた圧力調整機構を用いることにより、エアシリンダに供給する圧縮空気の圧力を変更するだけで駆動力を変更することができるため、搭載対象体に加わる球状体一つ当りの圧力をさらに容易に調整することができる結果、調整作業の効率をさらに向上させることができる。
【００１８】
また、請求項５および６記載の球状体搭載済基板では、上記の球状体搭載装置または上記の球状体搭載方法によって基板の端子上に搭載した球状体が溶融されて端子に固着されている。このため、この球状体搭載済基板では、球状体が溶融された全ての溶融体が各端子に電気的に確実に接続し、かつ溶融体による隣接する端子同士の短絡が確実に防止される。
【００１９】
また、請求項７記載の電子部品搭載済基板では、上記の球状体搭載済基板に固着された球状体の溶融体を介して電子部品の端子が球状体搭載済基板の端子に接続されている。この場合、上記の球状体搭載済基板では、全ての溶融体が球状体搭載済基板の各端子に電気的に確実に接続されている。このため、この電子部品搭載済基板によれば、電子部品における全ての端子と球状体搭載済基板の各端子とが溶融体を介して電気的に確実に接続される。また、上記の球状体搭載済基板では、球状体搭載済基板における隣接する端子同士が溶融体を介して短絡する事態が確実に防止されている。このため、この電子部品搭載済基板によれば、電子部品の端子同士の短絡が確実に防止されている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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２の構成を示す断面図である。
【図３】吸着ヘッド２、支持部３、移動機構４および圧力調整機構５の構成を示す構成図である。
【図４】供給部６およびマスク７の構成を示す断面図である。
【図５】吸着ヘッド２の底板２２およびマスク７の構成を示す断面図である。
【図６】半田ボール搭載装置１の動作を説明する第１の説明図である。
【図７】半田ボール搭載装置１の動作を説明する第２の説明図である。
【図８】半田ボール搭載装置１の動作を説明する第３の説明図である。
【図９】半田ボール搭載装置１の動作を説明する第４の説明図である。
【図１０】半田ボール搭載装置１の動作を説明する第５の説明図である。
【図１１】半田ボール搭載装置１の動作を説明する第６の説明図である。
【図１２】半田ボール搭載装置１の動作を説明する第７の説明図である。
【図１３】半田搭載済基板６００の構成を示す断面図である。
【図１４】電子部品搭載済基板７００の構成を示す断面図である。
【図１５】圧力調整機構１０５の構成を示す構成図である。
【図１６】球状体搭載装置５０１の動作を説明する第１の説明図である。
【図１７】球状体搭載装置５０１の動作を説明する第２の説明図である。
【図１８】球状体搭載装置５０１の動作を説明する第３の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る球状体搭載装置、球状体搭載方法、球状体搭載済基板および電子部品搭載済基板の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２２】
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２、支持部３、移動機構４、圧力調整機構５、供給部６、マスク７、吸気機構８、搬送機構９および制御部１０を備えて、球状体搭載方法に従い、球状体の一例としての微小な球状体である半田ボール（マイクロボール）３００（図３〜図５参照）を搭載対象体としての基板４００の端子４０１上（図３参照）に搭載（載置）可能に構成されている。
【００２３】
この場合、半田ボール３００は、直径Ｌ１（図５参照）が８０μｍ程度の球状に構成されている。また、半田ボール３００は、図１３に示すように、半田ボール搭載装置１によって基板４００の各端子４０１上にそれぞれ搭載された後に加熱溶融されて、半球状（同図に示す半田３０１）となった状態で各端子４０１上に固着されてボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）を構成し、これによって半田搭載済基板（球状体搭載済基板）６００が製造される。また、図１４に示すように、このようにして製造された半田搭載済基板６００には、集積回路等の電子部品７０１が搭載され、その電子部品７０１における図外の端子が半田搭載済基板６００の端子４０１上に固着された半田ボール３００（半田３０１）を介して端子４０１に接続され、これによって電子部品搭載済基板７００が製造される。
【００２４】
吸着ヘッド２は、保持ヘッドの一例であって、図２に示すように、一例として、底板２２、側板２３および天板２４を備えて、内部に空隙２１が形成された箱状に構成されている。また、図２，５に示すように、吸着ヘッド２の底板２２には、底板２２の外面（吸着面として機能する面であって、以下「吸着面２２ａ」ともいう）に開口すると共に空隙２１と連通する吸気孔２５が、底板２２の厚み方向に沿って複数（両図では、そのうちの一部のみを図示している）形成されている。なお、吸着面２２ａにおける吸気孔２５の開口部を以下、「吸気口２５ａ」ともいう。
【００２５】
この場合、図５に示すように、吸気孔２５（つまり、吸気口２５ａ）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、図２に示すように、吸着ヘッド２の天板２４には、空隙２１内の空気を排気するための排気孔２４ａが形成されている。この吸着ヘッド２では、空隙２１内の空気の排気によって空隙２１内が負圧状態となり、それに伴って吸気口２５ａからの吸気が行われることにより、吸着ヘッド２の吸着面２２ａにおける吸気口２５ａの縁部に半田ボール３００を吸着して保持することが可能となっている（図５参照）。
【００２６】
支持部３は、図３に示すように、第１支持体３１および第２支持体３２を備え、吸着ヘッド２を支持可能に構成されている。
【００２７】
第１支持体３１は、図３に示すように、本体部３１ａ、連結部３１ｂおよび固定板３１ｃを備えて構成されている。本体部３１ａは、後述する移動機構４のボールねじ４２に係合する係合部６１が形成され、ボールねじ４２の回転に伴って上下方向（搭載対象体としての基板４００の端子４０１に対して近接する向きおよび離反する向き）に移動させられる。
【００２８】
連結部３１ｂは、図３に示すように、本体部３１ａにおける第２支持体３２に対向する側面に配設されている。また、連結部３１ｂには、後述する圧力調整機構５のバネ５１の一端部（同図における上端部）が固定される。また、連結部３１ｂには、後述する第２支持体３２の連結部３２ｃが係合する係合溝６３が上下方向に沿って形成されている。固定板３１ｃは、本体部３１ａの上部に配設されており、この固定板３１ｃに、後述する圧力調整機構５のエアシリンダ５３が固定される。また、固定板３１ｃには、エアシリンダ５３のロッド５３ａを挿通させるための挿通孔６２が形成されている。
【００２９】
第２支持体３２は、図３に示すように、本体部３２ａ、突起部３２ｂおよび連結部３２ｃを備えて構成されている。本体部３２ａは、同図に示すように、Ｌ字型（逆Ｌ字型）に形成され、長尺部分の先端部（同図における下端部）に吸着ヘッド２を固定可能に構成されている。
【００３０】
突起部３２ｂは、図３に示すように、本体部３２ａから突出するように配設されている。また、突起部３２ｂの先端部には、圧力調整機構５のバネ５１の他端部（同図における下端部）が固定される。連結部３２ｃは、本体部３２ａから突出するように配設されている。また、連結部３２ｃは、第１支持体３１の連結部３１ｂに形成されている係合溝６３に係合し、係合溝６３に沿った（つまり、上下方向に沿った）スライドが可能となっている。
【００３１】
この場合、図３に示すように、第１支持体３１における固定板３１ｃの下端部と連結部３１ｂの上端部との間に第２支持体３２における本体部３２ａの短尺部分が位置し、第２支持体３２の上下方向への移動がこの間の距離Ａ（予め決められた長さ）だけに限定される。つまり、第２支持体３２は、第１支持体３１に対して相対的にこの距離Ａだけスライド可能に第１支持体３１に連結されている。
【００３２】
移動機構４は、図３に示すように、モータ４１およびボールねじ４２を備えて構成されている。モータ４１は、制御部１０の制御に従ってボールねじ４２を回転させることにより、ボールねじ４２に係合している支持部３における第１支持体３１の本体部３１ａを上下方向に移動させる。
【００３３】
圧力調整機構５は、図３に示すように、バネ５１、空気圧調整器５２およびエアシリンダ５３を備えて構成されている。バネ５１は、一端部（上端部）が支持部３における第１支持体３１の連結部３１ｂに固定され、他端部（下端部）が支持部３における第２支持体３２の突起部３２ｂに固定されて、第１支持体３１側から第２支持体３２を上向きに牽引している。
【００３４】
空気圧調整器５２は、図外の空気圧縮機（エアコンプレッサ）から送り出される圧縮空気の圧力を任意に設定した圧力に調整することが可能に構成されている。この場合、空気圧調整器５２によって設定圧力に調整された圧縮空気は、給気管５２ａを介して給気口５３ｂ（図３参照）からエアシリンダ５３内に供給される。
【００３５】
エアシリンダ５３は、図３に示すように、支持部３における第１支持体３１の固定板３１ｃの上面に固定されている。また、エアシリンダ５３のロッド５３ａは、固定板３１ｃに形成されている挿通孔６２を挿通して固定板３１ｃの下面から突出しており、その先端部が支持部３における第２支持体３２の本体部３２ａの上部に固定されている。この場合、エアシリンダ５３は、給気口５３ｂからの圧縮空気の供給によってロッド５３ａに接続されている第２支持体３２を第１支持体３１側から下向きに押圧する動作（第１支持体および第２支持体の一方から他方を押圧する動作の一例）を実行する。また、エアシリンダ５３は、空気圧調整器５２によって圧縮空気の圧力が調整されることにより、押圧力（駆動力）を変更することが可能となっている。
【００３６】
この圧力調整機構５では、バネ５１が第２支持体３２を上向きに牽引する牽引力と、エアシリンダ５３が第２支持体３２を下向きに押圧する押圧力とにより、搭載時における半田ボール３００を介して端子４０１に加わる半田ボール３００一つ当りの圧力を調整することが可能となっている。なお、以下の説明において、吸着ヘッド２、支持部３および圧力調整機構５を合わせて「吸着部２００」ともいう。
【００３７】
供給部６は、図４に示すように、収容容器１２、吸着保持部１３、および吸引部１４を備えて吸着ヘッド２に対して半田ボール３００を供給可能に構成されている。収容容器１２は、容器本体１２ｃと、容器本体１２ｃの両側部に配設された２枚の側壁（図示せず）とを備えて、収容部１２ａ内に半田ボール３００を収容可能に構成されている。
【００３８】
吸着保持部１３は、図４に示すように、基端部１３ｂ側から先端部１３ａに至る吸気経路１３ｃが内部に形成されて、収容容器１２の収容部１２ａ内に収容されている半田ボール３００をその先端部１３ａで吸着して保持可能に構成されている。また、吸着保持部１３は、基端部１３ｂを中心として回動可能に配設されている。吸引部１４は、２枚の区画壁１４ａ，１４ｂと収容容器１２の側壁とによって形成される吸引経路１４ｃ（同図参照）を介して半田ボール３００を吸引可能に構成されている。
【００３９】
吸気機構８は、吸気管８ａ（図１参照）を介して、吸着ヘッド２の排気孔２４ａ、供給部６における吸着保持部１３の吸気経路１３ｃに連通する吸気管１３ｄ、および供給部６における吸引部１４の吸引経路１４ｃに繋がれた吸気ポンプ（図示せず）を備えて構成されている。また、吸気機構８は、排気孔２４ａと吸気ポンプとの間、吸気管１３ｄと吸気ポンプとの間、および吸引経路１４ｃと吸気ポンプとの間（つまり、各吸気管８ａの途中）にそれぞれ配設された電磁バルブ（図示せず）を備えて構成されている。この場合、吸気機構８は、各電磁バルブが制御部１０の制御に従って作動することにより、吸着ヘッド２の空隙２１内を負圧状態とすることによる吸気口２５ａからの吸気、吸着保持部１３における吸気経路１３ｃからの吸気、および吸引部１４における吸引経路１４ｃからの吸気を個別に行うことが可能となっている。
【００４０】
マスク７は、吸着ヘッド２による余剰な半田ボール３００の吸着を規制する機能を有しており、供給部６の配設位置の上方の位置に配設されている。また、マスク７には、図５に示すように、吸着ヘッド２の吸着面２２ａと上面７ａとが接触（または近接）している装着状態において吸着ヘッド２の吸気口２５ａに対向する位置に挿通孔７ｃが形成されている。この場合、挿通孔７ｃの直径Ｌ４は、半田ボール３００が通過可能な９５μｍ程度に規定されている。また、同図に示すように、マスク７の厚みＬ３は、装着状態において吸気口２５ａの縁部に吸着された半田ボール３００の先端部が下面（他面）１７ｂからやや突出する７５μｍ程度に規定されている。
【００４１】
搬送機構９は、制御部１０の制御に従い、マスク７の配設位置（半田ボール３００が供給される位置）の上方の位置と、基板４００の配設位置の上方の位置との間で、吸着ヘッド２、支持部３、移動機構４および圧力調整機構５を搬送する。制御部１０は、半田ボール搭載装置１を構成する各部および各機構を制御する。
【００４２】
次に、半田ボール搭載装置１を用いて半田ボール３００を搭載対象体としての基板４００の各端子４０１に搭載する方法（球状体搭載方法）について、図面を参照して説明する。なお、基板４００における各端子４０１の表面には、図１１に示すように、半田フラックス８００が塗布されているものとする。
【００４３】
半田ボール３００を搭載する搭載処理の開始に先立ち、搭載時において半田ボール３００を介して端子４０１に加わる半田ボール３００一つ当りの圧力を調整する。具体的には、圧力調整機構５の空気圧調整器５２を操作して、エアシリンダ５３に供給する圧縮空気の圧力を設定する。
【００４４】
ここで、支持部３の第２支持体３２の重量、吸着ヘッド２の重量、および吸着ヘッド２によって吸着される各半田ボール３００の重量を全て加算した総重量をＷとし、バネ５１が第２支持体３２を上向きに牽引する牽引力をＦ１、エアシリンダ５３が第２支持体３２を下向きに押圧する押圧力をＦ２とすると、各半田ボール３００を介して各端子４０１に加わる合計の圧力Ｆｔは、次の式（１）で表される（図１０参照）。
Ｆｔ＝Ｗ−Ｆ１＋Ｆ２・・・式（１）
また、吸着ヘッド２に吸着される半田ボール３００の数をＮとすると、１つの半田ボール３００を介して１つの端子４０１に加わる圧力（端子４０１に加わる半田ボール３００一つ当りの圧力）Ｆｉは、次の式（２）で表される。
Ｆｉ＝Ｆｔ／Ｎ・・・式（２）
【００４５】
この半田ボール搭載装置１では、半田ボール３００が変形することなく端子４０１に確実に接触するのに必要な半田ボール３００一つ当りの圧力の許容範囲としての規定値Ｆｎが予め決められている。このため、上記した空気圧調整器５２に対する圧縮空気の圧力の設定操作に際しては、上記した圧力Ｆｉがこの規定値Ｆｎ内となるように（規定値Ｆｎ内に収まる）ように設定を行う。
【００４６】
これにより、図外の空気圧縮機から送り出される圧縮空気が、空気圧調整器５２によって設定圧力に調整されて、給気管５２ａを介して給気口５３ｂからエアシリンダ５３内に供給される。また、エアシリンダ５３が、圧縮空気の供給によってロッド５３ａに接続されている第２支持体３２を第１支持体３１側から下向きに押圧する。
【００４７】
次いで、半田ボール３００の搭載処理の開始を指示する。これに応じて、制御部１０が、移動機構４を制御して、図４に示すように、吸着ヘッド２の吸着面２２ａとマスク７の上面７ａとが接触（近接）するように吸着部２００（吸着ヘッド２、支持部３および圧力調整機構５）を下向きに移動させ、吸着ヘッド２に対してマスク７を装着させる（装着状態とさせる）。
【００４８】
続いて、制御部１０は、吸気機構８の電磁バルブを制御して、吸着ヘッド２の排気孔２４ａからの吸気を開始させる。この際に、吸着ヘッド２の空隙２１内が負圧状態となって吸気口２５ａからの吸気が開始される。また、制御部１０は、吸気機構８の電磁バルブを制御して、吸着保持部１３における吸気経路１３ｃからの吸気、および吸引部１４における吸引経路１４ｃからの吸気を開始させる。
【００４９】
次いで、吸着保持部１３における吸気経路１３ｃからの吸気に伴い、収容容器１２の収容部１２ａに収容されている半田ボール３００が吸着保持部１３の先端部１３ａに吸着されて保持される。続いて、制御部１０は、図外の駆動機構を制御して、吸着保持部１３の基端部１３ｂに取り付けられている吸気管１３ｄを回転させることにより、図６に示すように、基端部１３ｂを中心として吸着保持部１３を回動させる。次いで、制御部１０は、吸着保持部１３の先端部１３ａがマスク７の下面７ｂに対向した時点で、図外の駆動機構を制御して、吸気管１３ｄの回転を停止させる。
【００５０】
続いて、制御部１０は、駆動機構を制御して、図７に示すように、マスク７の下面７ｂに向けて供給部６を移動させ、次いで、先端部１３ａを下面７ｂに近接させた状態で供給部６を下面７ｂに沿って移動させる。この際に、先端部１３ａに保持されている半田ボール３００が、吸着ヘッド２の吸引力によって吸着保持部１３の吸引力に抗して吸着ヘッド２に引き寄せられて吸着ヘッド２に供給され、供給された半田ボール３００の一部がマスク７の各挿通孔７ｃを通って吸着ヘッド２の吸着面２２ａにおける各吸気口２５ａの縁部に１つずつ吸着される。
【００５１】
次いで、制御部１０は、図外の駆動機構を制御して、図８に示すように、供給部６をマスク７の下面７ｂに沿ってさらに移動させる。この際に、同図に示すように、吸着保持部１３に続いて吸引部１４が移動させられて、吸引部１４における吸引経路１４ｃからの吸気によって余剰な半田ボール３００が吸引されて除去される。
【００５２】
続いて、制御部１０は、移動機構４を制御して、吸着ヘッド２がマスク７から離反するように吸着部２００（吸着ヘッド２、支持部３および圧力調整機構５）を上向きに移動させる。次いで、制御部１０は、搬送機構９を制御して、図３に示すように、吸着ヘッド２が基板４００の配設位置の上方に位置するように、吸着ヘッド２、支持部３、移動機構４および圧力調整機構５を搬送させる。
【００５３】
続いて、制御部１０は、移動機構４を制御して、図９に示すように、吸着部２００を下向きに移動させる。この際に、図１１に示すように、吸着ヘッド２によって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に塗布されている半田フラックス８００に接触する。
【００５４】
次いで、制御部１０は、移動機構４を制御して、図１０に示すように、第２支持体３２の本体部３２ａにおける短尺部分の下面が第１支持体３１における連結部３１ｂの上端部から離間するまで（一例として、同図に示す距離Ｂだけ離間するまで）、吸着部２００を下向きにさらに移動させる。この状態では、上記した式（１）で表される圧力Ｆｔに相当する力が作用し（図１０参照）、図１２に示すように、各半田ボール３００の先端部が半田フラックス８００を押しのけるようにして各端子４０１にそれぞれ接触する。この場合、上記した空気圧調整器５２に対する圧縮空気の圧力設定操作において、圧力Ｆｉが規定値Ｆｎ内となるように圧縮空気の圧力が設定されている。このため、各半田ボール３００が変形することなく各端子４０１に確実に接触する。
【００５５】
続いて、制御部１０は、吸気機構８の電磁バルブを制御して、吸着ヘッド２における吸気口２５ａからの吸気を停止させる。この際に、吸着ヘッド２による吸着が解除されて、半田ボール３００が基板４００における端子４０１上に搭載される。次いで、制御部１０は、移動機構４を制御して、吸着部２００を上方に向けて移動させた後に、搬送機構９を制御して移動機構４および吸着部２００を初期位置に搬送させる。以上により、基板４００への半田ボール３００の搭載が完了する。
【００５６】
続いて、半田ボール３００の搭載が完了した基板４００は、図外の取り出し装置によって取り出されて、図外の搭載状態検査装置に搬送され、搭載状態検査装置によって半田ボール３００が過不足なく搭載されているか否かの搭載状態検査が行われる。この場合、搭載状態検査において不良と判別された基板４００は、不良品のストック場所に搬送される。
【００５７】
また、搭載状態検査において良好と判別された基板４００は、図外のリフロー処理装置に搬送される。リフロー処理装置では、基板４００に対してリフロー処理（溶融処理）が行われ、これにより、図１３に示すように、基板４００の端子４０１に搭載された各半田ボール３００が溶融されて半球状（同図に示す半田３０１：溶融体の一例）となった状態で、基板４００の表面（図外の端子上）に固着する。なお、端子４０１に塗布されていた半田フラックス８００は、リフロー処理において熱分解される。また、固着された半田３０１によって基板４００上にボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）が構成される。以上により、同図に示すように、半田搭載済基板（球状体搭載済基板）６００が製造される。
【００５８】
この場合、この半田ボール搭載装置１では、エアシリンダ５３を有する圧力調整機構５を備えたことで、端子４０１に加わる半田ボール３００一つ当りの圧力Ｆｉを規定値Ｆｎ内に収めることが可能となっており、これによって各半田ボール３００が変形することなく各端子４０１に確実に接触している。このため、リフロー処理によって溶融された全ての半田３０１が各端子４０１に電気的に確実に接続し、かつ半田３０１による隣接する端子４０１同士の短絡が確実に防止されている。
【００５９】
続いて、半田搭載済基板６００は、図外の電子部品搭載装置に搬送され、次いで、電子部品搭載装置によって半田搭載済基板６００に電子部品７０１が搭載される。続いて、例えばリフロー処理により、半田搭載済基板６００における基板４００の端子４０１に固着された半田ボール３００（半田３０１）が溶融されることで、搭載された電子部品７０１における図外の端子が、溶融された半田ボール３００（半田３０１）を介して基板４００の端子４０１に接続される。これにより、図１４に示すように、電子部品搭載済基板７００が製造される。この場合、上記したように、この半田搭載済基板６００では、全ての半田３０１が各端子４０１に電気的に確実に接続されている。このため、この電子部品搭載済基板７００では、電子部品７０１の端子と端子４０１とが電気的に確実に接続されている。また、この半田搭載済基板６００では、半田３０１による隣接する端子４０１同士の短絡が確実に防止されているため、電子部品７０１の端子同士の短絡が確実に防止されている。
【００６０】
次に、上記した基板４００とは異なる種類の新たな基板４００の端子４０１に半田ボール３００を搭載するときには、新たな基板４００に対応する新たな吸着ヘッド２を支持部３の第２支持体３２における本体部３２ａの先端部に固定する（吸着ヘッド２を交換する）。次いで、空気圧調整器５２に対する圧縮空気の圧力の設定操作を行うことにより、半田ボール３００の搭載時において端子４０１に加わる半田ボール３００一つ当りの圧力Ｆｉが規定値Ｆｎ内となるように調整を行う。この場合、吸着ヘッド２の交換に伴い、新たな吸着ヘッド２の重量、および新たな吸着ヘッド２によって吸着される各半田ボール３００の重量が変化する分、上記した総重量Ｗが変化する。このため、それに応じて、圧縮空気の圧力を変更し、これによってエアシリンダ５３の押圧力Ｆ２（駆動力）を変更する。
【００６１】
この場合、この半田ボール搭載装置１では、上記したように、吸着ヘッド２の重量、および吸着ヘッド２によって吸着される各半田ボール３００の重量に応じて、圧縮空気の圧力、つまりエアシリンダ５３の押圧力Ｆ２（駆動力）を変更するだけで、端子４０１に加わる半田ボール３００一つ当りの圧力Ｆｉが規定値Ｆｎ内となるように調整を行うことができる。このため、この半田ボール搭載装置１では、吸着ヘッド２の重量および吸着ヘッド２によって吸着される各半田ボール３００の重量に応じてバネ５１を交換する従来の構成および方法と比較して、圧力Ｆｉを十分容易に調整することが可能となっている。
【００６２】
続いて、搭載処理の開始を指示する。これに応じて、制御部１０が上記した各処理（制御）を実行することにより、新たな基板４００への半田ボール３００の搭載が行われる。
【００６３】
このように、この半田ボール搭載装置１および球状体搭載方法によれば、第１支持体３１側から第２支持体３２を下向きに押圧する動作における駆動力（押圧力）を変更可能な圧力調整機構５を用いることにより、その駆動力を変更するだけで、半田ボール３００の搭載時における搭載対象体としての基板４００の端子４０１に加わる半田ボール３００一つ当りの圧力Ｆｉを調整することができる。このため、この半田ボール搭載装置１および球状体搭載方法によれば、例えば、吸着ヘッド２の交換によって吸着ヘッド２および吸着ヘッド２に吸着される半田ボール３００の重量が変わったり、半田フラックス８００の厚みや粘度が変化したりした場合において、上記の圧力Ｆｉを容易に調整することができる結果、調整作業の効率を十分に向上させることができる。
【００６４】
また、この半田ボール搭載装置１および球状体搭載方法によれば、エアシリンダ５３を備えた圧力調整機構５を用いることにより、エアシリンダ５３に供給する圧縮空気の圧力を変更するだけで駆動力を変更することができるため、端子４０１に加わる半田ボール３００一つ当りの圧力Ｆｉをさらに容易に調整することができる結果、調整作業の効率をさらに向上させることができる。
【００６５】
また、この半田搭載済基板６００では、上記の半田ボール搭載装置１を用いて上記の球状体搭載方法によって基板４００の端子４０１上に搭載した半田ボール３００が溶融されて端子４０１に固着されている。このため、この半田搭載済基板６００では、各半田ボール３００が溶融された全ての半田３０１が各端子４０１に電気的に確実に接続し、かつ半田３０１による隣接する端子４０１同士の短絡が確実に防止されている。
【００６６】
また、この電子部品搭載済基板７００では、上記の半田搭載済基板６００に固着された半田３０１を介して電子部品７０１の端子が半田搭載済基板６００の端子４０１に接続されている。この場合、上記の半田搭載済基板６００では、全ての半田３０１が各端子４０１に電気的に確実に接続されている。このため、この電子部品搭載済基板７００によれば、電子部品７０１における全ての端子と端子４０１とが半田３０１を介して電気的に確実に接続される。また、上記の半田搭載済基板６００では、半田３０１による隣接する端子４０１同士の短絡が確実に防止されている。このため、この電子部品搭載済基板７００によれば、電子部品７０１の端子同士の短絡が確実に防止されている。
【００６７】
なお、球状体搭載装置および球状体搭載方法は、上記の構成および方法に限定されない。例えば、図１５に示すように、上記したエアシリンダ５３に代えてエアシリンダ１５３を有し、上記した空気圧調整器５２に代えて空気圧調整器１５２を有する圧力調整機構１０５を備えた球状体搭載装置、およびこの球状体搭載装置を用いた球状体搭載方法を採用することもできる。なお、以下の説明において、上記した半田ボール搭載装置１と同じ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。このエアシリンダ１５３は、２つの給気口５３ｂ，５３ｃを備え、給気口５３ｂから圧縮空気が供給されたときに、ロッド５３ａに接続されている第２支持体３２を第１支持体３１側から下向きに押圧する動作（第１支持体および第２支持体の一方から他方に対する押圧の一例）を実行し、給気口５３ｃから圧縮空気が供給されたときに、ロッド５３ａに接続されている第２支持体３２を第１支持体３１側から上向きに牽引する動作（第１支持体および第２支持体の一方から他方に対する牽引の一例）を実行する。また、空気圧調整器１５２は、エアシリンダ１５３に対する給気口５３ｂからの圧縮空気の供給、および給気口５３ｃからの圧縮空気の供給を、例えばレバー操作やダイヤル操作などの切り替え操作（制御指示の一例）に応じて切り替えることが可能に構成されている。つまり、この圧力調整機構１０５では、第２支持体３２を押圧する動作および第２支持体３２を牽引する動作のいずれか任意の一方を、制御指示の一例としての切り替え操作に従って実行することが可能となっている。
【００６８】
この圧力調整機構１０５を備えた構成では、例えば、総重量Ｗが大きく、バネ５１による牽引力Ｆ１だけでは半田ボール３００一つ当りの圧力Ｆｉを規定値Ｆｎ内に収めることができない（圧力Ｆｉが規定値Ｆｎを超える）ときには、エアシリンダ１５３における給気口５３ｃからの圧縮空気の供給によって第２支持体３２を上向きに牽引させることで、圧力Ｆｉを規定値Ｆｎ内に収めることができる。このため、この構成では、吸着する半田ボール３００の数Ｎや大きさが異なる数多くの種類の吸着ヘッド２を交換して半田ボール３００を搭載する場合において、圧力Ｆｉを調整する作業の効率をさらに向上させることができる。
【００６９】
また、エアシリンダ５３，１５３に代えて、上記した給気口５３ｃだけが形成された（給気口５３ｂが形成されていない）エアシリンダを有して、第２支持体３２を第１支持体３１側から上向きに牽引する動作（第１支持体および第２支持体の一方から他方に対する牽引の一例）だけを実行する圧力調整機構を備えた球状体搭載装置、およびこの球状体搭載装置を用いた球状体搭載方法を採用することもできる。
【００７０】
また、エアシリンダ５３やエアシリンダ１５３を第１支持体３１に配設して、第１支持体３１から第２支持体３２を押圧や牽引する構成および方法について上記したが、エアシリンダ５３やエアシリンダ１５３を第２支持体３２に配設する構成およびその構成を用いる方法を採用することもできる。この構成および方法では、上記した構成および方法において第１支持体３１から第２支持体３２を押圧する動作に代えて、第２支持体３２から第１支持体３１を押圧する動作を実行し、上記した構成および方法において第１支持体３１から第２支持体３２を牽引する動作に代えて、第２支持体３２から第１支持体３１を牽引（引っ張る）する動作を実行する。
【００７１】
また、エアシリンダ５３やエアシリンダ１５３を備えて圧力調整機構５や圧力調整機構１０５を構成した例について上記したが、エアシリンダ５３，１５３に代えて、リニアモータ型のアクチュエータを採用することもできる。また、上記の例では、バネ５１を備えて圧力調整機構５を構成したが、バネ５１は補助的な構成要素であるため、バネ５１を備えていない構成を採用することもできる。
【００７２】
また、基板４００における端子４０１の表面に半田フラックス８００を塗布する構成および方法について上記したが、吸着ヘッド２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８００に浸してその先端部に半田フラックス８００を付着させた後に、半田フラックス８００が塗布されていない端子４０１の上にその半田ボール３００を載置する構成および方法を採用することもできる。また、４つの半田ボール３００を吸着する吸着ヘッド２を用いる例について上記したが、１または４つ以外の複数の半田ボール３００を保持する吸着ヘッド２を用いることができるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７３】
１ 半田ボール搭載装置
２ 吸着ヘッド
３ 支持部
４ 移動機構
５，１０５ 圧力調整機構
３１ 第１支持体
３２ 第２支持体
５２，１５２ 空気圧調整器
５３，１５３ エアシリンダ
３００ 半田ボール
４００ 基板
４０１ 端子
６００ 半田搭載済基板
７００ 電子部品搭載済基板
７０１ 電子部品
Ｆｉ 圧力
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球状体を保持する保持ヘッドと、当該保持ヘッドを支持する支持部と、前記支持部を移動させる移動機構とを備え、搭載対象体に対して近接する向きに前記支持部を移動させて前記保持ヘッドによって保持されている前記球状体を当該搭載対象体に当接させた状態で保持を解除させて当該搭載対象体に搭載する球状体搭載装置であって、
前記支持部は、前記移動機構によって移動させられる第１支持体と、前記保持ヘッドが固定されると共に前記第１支持体に対して予め決められた長さだけスライド可能に当該第１支持体に連結された第２支持体とを備えて構成され、
前記第１支持体および前記第２支持体の一方から他方を押圧する動作および牽引する動作の少なくとも一方を実行可能に構成されると共に当該少なくとも一方の動作における駆動力を変更可能に構成されて前記球状体の搭載時において当該球状体から前記搭載対象体に加わる当該球状体一つ当りの圧力を調整するための圧力調整機構をさらに備えて構成されている球状体搭載装置。
【請求項２】
前記圧力調整機構は、制御指示に従い、前記押圧する動作および前記牽引する動作のいずれか任意の一方を実行可能に構成されている請求項１記載の球状体搭載装置。
【請求項３】
前記圧力調整機構は、エアシリンダを備えて構成されている請求項１または２記載の球状体搭載装置。
【請求項４】
保持ヘッドに球状体を保持させ、前記保持ヘッドを支持している支持部を搭載対象体に対して近接する向きに移動させ、前記保持ヘッドによって保持されている前記球状体を前記搭載対象体に当接させた状態で保持を解除させて当該搭載対象体に搭載する球状体搭載方法であって、
第１支持体と、前記保持ヘッドが固定されると共に前記第１支持体に対して予め決められた長さだけスライド可能に当該第１支持体に連結された第２支持体とを備えた前記支持部を用い、
前記第１支持体および前記第２支持体の一方から他方を押圧する動作および牽引する動作の少なくとも一方を実行可能な圧力調整機構をさらに用いて当該一方の動作を実行する際に、当該一方の動作における駆動力を前記保持ヘッドによって保持されている前記球状体の重量および当該保持ヘッドの重量に応じて変更し、前記球状体の搭載時において前記球状体を介して前記搭載対象体に加わる当該球状体一つ当りの圧力を調整する球状体搭載方法。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の球状体搭載装置によって前記搭載対象体としての基板の端子に搭載された前記球状体を溶融して当該端子に固着させた球状体搭載済基板。
【請求項６】
請求項４記載の球状体搭載方法によって前記搭載対象体としての基板の端子に搭載された前記球状体を溶融して当該端子に固着させた球状体搭載済基板。
【請求項７】
請求項５または６記載の球状体搭載済基板に固着された前記球状体の溶融体を介して接続された電子部品が当該球状体搭載済基板に搭載されている電子部品搭載済基板。
【請求項１】
球状体を保持する保持ヘッドと、当該保持ヘッドを支持する支持部と、前記支持部を移動させる移動機構とを備え、搭載対象体に対して近接する向きに前記支持部を移動させて前記保持ヘッドによって保持されている前記球状体を当該搭載対象体に当接させた状態で保持を解除させて当該搭載対象体に搭載する球状体搭載装置であって、
前記支持部は、前記移動機構によって移動させられる第１支持体と、前記保持ヘッドが固定されると共に前記第１支持体に対して予め決められた長さだけスライド可能に当該第１支持体に連結された第２支持体とを備えて構成され、
前記第１支持体および前記第２支持体の一方から他方を押圧する動作および牽引する動作の少なくとも一方を実行可能に構成されると共に当該少なくとも一方の動作における駆動力を変更可能に構成されて前記球状体の搭載時において当該球状体から前記搭載対象体に加わる当該球状体一つ当りの圧力を調整するための圧力調整機構をさらに備えて構成されている球状体搭載装置。
【請求項２】
前記圧力調整機構は、制御指示に従い、前記押圧する動作および前記牽引する動作のいずれか任意の一方を実行可能に構成されている請求項１記載の球状体搭載装置。
【請求項３】
前記圧力調整機構は、エアシリンダを備えて構成されている請求項１または２記載の球状体搭載装置。
【請求項４】
保持ヘッドに球状体を保持させ、前記保持ヘッドを支持している支持部を搭載対象体に対して近接する向きに移動させ、前記保持ヘッドによって保持されている前記球状体を前記搭載対象体に当接させた状態で保持を解除させて当該搭載対象体に搭載する球状体搭載方法であって、
第１支持体と、前記保持ヘッドが固定されると共に前記第１支持体に対して予め決められた長さだけスライド可能に当該第１支持体に連結された第２支持体とを備えた前記支持部を用い、
前記第１支持体および前記第２支持体の一方から他方を押圧する動作および牽引する動作の少なくとも一方を実行可能な圧力調整機構をさらに用いて当該一方の動作を実行する際に、当該一方の動作における駆動力を前記保持ヘッドによって保持されている前記球状体の重量および当該保持ヘッドの重量に応じて変更し、前記球状体の搭載時において前記球状体を介して前記搭載対象体に加わる当該球状体一つ当りの圧力を調整する球状体搭載方法。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の球状体搭載装置によって前記搭載対象体としての基板の端子に搭載された前記球状体を溶融して当該端子に固着させた球状体搭載済基板。
【請求項６】
請求項４記載の球状体搭載方法によって前記搭載対象体としての基板の端子に搭載された前記球状体を溶融して当該端子に固着させた球状体搭載済基板。
【請求項７】
請求項５または６記載の球状体搭載済基板に固着された前記球状体の溶融体を介して接続された電子部品が当該球状体搭載済基板に搭載されている電子部品搭載済基板。
【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１８】
【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１８】
【公開番号】特開２０１２−２４４０２０（Ｐ２０１２−２４４０２０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１４２７１（Ｐ２０１１−１１４２７１）
【出願日】平成２３年５月２３日（２０１１．５．２３）
【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１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２３日（２０１１．５．２３）
【出願人】（０００２２７１８０）日置電機株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
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