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JP3341632B2 - 導電性ボールの搭載装置 - Google Patents

導電性ボールの搭載装置

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Publication number
JP3341632B2
JP3341632B2 JP16825397A JP16825397A JP3341632B2 JP 3341632 B2 JP3341632 B2 JP 3341632B2 JP 16825397 A JP16825397 A JP 16825397A JP 16825397 A JP16825397 A JP 16825397A JP 3341632 B2 JP3341632 B2 JP 3341632B2
Authority
JP
Japan
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suction tool
work
mounting head
conductive
mounting
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP16825397A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH1117324A (ja
Inventor
真一 中里
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP16825397A priority Critical patent/JP3341632B2/ja
Publication of JPH1117324A publication Critical patent/JPH1117324A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3341632B2 publication Critical patent/JP3341632B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3457Solder materials or compositions; Methods of application thereof
    • H05K3/3478Applying solder preforms; Transferring prefabricated solder patterns

Landscapes

  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Automatic Assembly (AREA)
  • Specific Conveyance Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワークに導電性ボ
ールを搭載する導電性ボールの搭載装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】フリップチップやBGA(Ball G
rid Array)などのバンプ付きの電子部品を製
造する方法として、半田ボールなどの導電性ボールを用
いる方法が知られている。また導電性ボールをチップや
基板などのワークに移載する方法として、吸着ツールを
用いる方法が知られている。
【0003】この方法は、容器などに貯留された導電性
ボールを、吸着ツールの下面に多数形成された吸着孔に
真空吸着してピックアップし、吸着ツールをワークの上
方に移動させてこれらの導電性ボールをワークの電極上
に移載するものであり、多数の導電性ボールを一括して
ワークに移載できるので作業性がよいという利点があ
る。
【0004】ところで、上記の方法により多数の導電性
ボールを一括してワークに搭載する際には、吸着ツール
をワークの表面に押圧する荷重を適正に保つとともに、
吸着ツールをワークの電極に対して正確に位置決めする
ことが求められる。このため、従来より導電性ボールの
搭載ヘッドは、押圧荷重の制御が可能な押圧手段を備え
たものが用いられている。また吸着ツールとワークの電
極の位置決め方法としては、ワークを吸着ツールに対し
てX方向およびY方向に相対的に水平移動させる方法に
よるものが広く実施されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年は生産
性の向上のため一括して搭載される導電性ボールの数が
増加するに従い、ワークは益々大型化する傾向にある。
このためワークと吸着ツールとのわずかな位置決め角度
のずれ(水平回転方向のずれ)がわずかであっても、ワ
ークの電極と吸着ツールに吸着された導電性ボールの位
置ずれは無視できない程度の大きさとなっている。この
ため、吸着ツールをワークに位置決めする際にX方向、
Y方向のみならず水平回転方向(θ方向)の位置補正を
同時に行う必要が生じてきている。
【0006】しかしながら、従来の導電性ボールの搭載
装置では位置補正はX方向及びY方向のみであるという
問題点があった。
【0007】そこで本発明は、回転方向の位置補正が行
える導電性ボールの搭載装置を提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の導電性ボールの
搭載装置は、ワークの位置決め部と、導電性ボールの供
給部と、搭載ヘッドと、この搭載ヘッドの上下動を行わ
せる上下動手段と、この搭載ヘッドを前記ワークの位置
決め部と前記導電性ボールの供給部の間を相対的に移動
させる移動手段とを備えた導電性ボールの搭載装置であ
って、前記搭載ヘッドが、本体と、この本体の下部に上
下動自在に設けられてその下面に導電性ボールの吸着孔
が形成された吸着ツールと、本体に設けられこの吸着ツ
ールを下方へ押圧する押圧手段と、本体に装着され吸着
ツールを支持して吸着ツールの自重を軽減する自重軽減
手段と、前記上下動手段によって上下動するブラケット
と、このブラケットに配設されて本体をθ方向に回転さ
せる回転手段とを備えた。
【0009】
【発明の実施の形態】上記構成の本発明によれば、搭載
ヘッドが、本体をθ方向に回転させる回転手段と、本体
に設けられ吸着ツールを下方へ押圧する押圧手段を備え
るようにすることにより、押圧荷重を適正に保つととも
にワークと吸着ツールの回転方向の位置補正を行い、適
正な押圧荷重で精度よく搭載できる。
【0010】次に、本発明の実施の形態を図面を参照し
て説明する。図1は本発明の一実施の形態の導電性ボー
ルの搭載装置の斜視図、図2は同導電性ボールの搭載装
置の搭載ヘッドの断面図、図3は同導電性ボールの搭載
装置のフラックス付着動作の説明図、図4は同導電性ボ
ールの搭載装置のワークの部分平面図、図5、図6、図
7、図8は同導電性ボールの搭載装置の半田ボールの搭
載動作の説明図である。
【0011】図1において、11はワークであり、ガイ
ドレール13に載置されている。ガイドレール13は、
ワーク11をクランプして位置決めする位置決め部とな
っている。ワーク11の上面には電極12が多数形成さ
れており、電極12には導電性ボールとしての半田ボー
ル1が搭載される。また、ワーク11の上面には位置認
識用のマークA,Bが設けられている。ガイドレール1
3の側方には、半田ボール1の供給部14と、フラック
ス2の貯溜部としての容器16が設置されている。17
は容器16に貯溜されたフラックス2の液面を平滑する
スキージである。供給部14はボックスから成り、その
内部に半田ボール1が貯溜されている。
【0012】ガイドレール13の上方には搭載ヘッド2
0が設けられている。搭載ヘッド20は上下動手段であ
るZ軸テーブル50に装着されている。Z軸テーブル5
0はガイドシャフト21に沿ってX方向へ移動する。ま
たガイドシャフト21の両端部はスライダ22を介して
ガイドシャフト23に結合されており、ガイドシャフト
21はガイドシャフト23に沿ってY方向へ移動する。
すなわち、ガイドシャフト21、23は、搭載ヘッド2
0をX方向やY方向へ移動させる移動手段となってい
る。Z軸テーブル50の側面にはカメラ57が装着され
ている。カメラ57はワーク11の上面に設けられたマ
ークA,Bを撮像する。
【0013】次に、図2を参照して搭載ヘッド20の構
造を説明する。30は本体としてのボックスである。ボ
ックス30は無底であって、その内部にはブロック31
が収納されている。ブロック31の下部には箱型の吸着
ツール32が結合されている。吸着ツール32はチュー
ブ33を介して吸引ユニット36に接続されており、吸
引ユニット36が作動することにより、その下面に多数
個形成された吸着孔35に半田ボール1を真空吸着す
る。図2において、ブロック31の側端部を、ボックス
30の底板30a上に押し当てることにより、吸着ツー
ル32の下面の水平面に対する平行度を確保している。
すなわち底板30aは、吸着ツール32の下降限度を規
定するとともに、吸着ツール32の下面を水平面とする
ためのストッパとなっている。また本実施の形態では、
ブロック31の両側部をストッパに当接させているの
で、吸着ツール32の下面の平行度を再現性よく維持で
きる。
【0014】ボックス30の上面には2つのシリンダ3
8が設置されており、そのロッド39の下端部にブロッ
ク31は結合されている。40はバネ材であって、バネ
材40の上端部はボックス30の天井面に装着され、下
端部はブロック31の上面に結合されている。バネ材4
0はそのバネ力でブロック31を支持し吸着ツール32
の自重を軽減(望ましくは相殺)している。すなわちバ
ネ材40は吸着ツール32の自重軽減手段となってい
る。ブロック31の両側面に設けられたスライダ41
は、ボックス30の内面に設けられた垂直なレール42
にスライド自在に嵌合している。
【0015】ボックス30の上面はθ軸モータ45の回
転軸46に結合されている。θ軸モータ45はL型のブ
ラケット43の上面に配設されており、回転軸46はブ
ラケット43に挿着された軸受け44によって軸支され
ている。θ軸モータ45を駆動することにより、ボック
ス30はθ軸周りに回転し、吸着ツール32をワーク1
1の電極12に対して回転方向に位置決めする。したが
って、θ軸モータ45は本体であるボックス30をθ軸
周りに回転させる回転手段となっている。
【0016】次に搭載ヘッド20の上下動手段について
図2を参照して説明する。50はブラケット43の側部
に設けられたZ軸テーブルであり、その内部には垂直な
ボールねじ51が収納されている。ボールねじ51には
ナット52が螺合しており、ナット52はロッド53を
介してブラケット43に結合されている。Z軸テーブル
50の側面には垂直なレール54が設けられており、ブ
ラケット43の側面に設けられたスライダ55はこのレ
ール54にスライド自在に嵌合している。モータ56が
駆動してボールねじ51が回転すると、ナット52はボ
ールねじ51に沿って上下動する。これにより、ボック
ス30や吸着ツール32は上下動作を行う。
【0017】60は制御部であって、吸引ユニット3
6、モータ駆動回路61、押圧力制御部62などを制御
する。モータ駆動回路61は、モータ56を制御する。
押圧力制御部62は圧力源63から供給される空気圧を
制御することにより、シリンダ38の押圧力を制御す
る。すなわち、圧力源63、圧力制御部62およびシリ
ンダ38は圧着ツール32を下方へ押圧する押圧手段と
なっている。
【0018】この導電性ボールの搭載装置は上記のよう
に構成されており、次に動作を説明する。図1におい
て、搭載ヘッド20は供給部14の上方へ移動する。次
にモータ56(図2)が駆動することにより搭載ヘッド
20は下降・上昇し、吸着ツール32の下面の吸着孔3
5に半田ボール1を真空吸着してピックアップする。
【0019】次に搭載ヘッド20は容器16の上方へ向
って移動する。そこでモータ56が駆動して上下動作を
行うことにより、半田ボール1の下面に容器16に貯溜
されたフラックス2を付着させる。この場合、図3に示
すようにブロック31の側端下部31aは本体30のス
トッパ30aに押し当てられているので、吸着ツール3
2の下面は完全な水平面となっており、したがって吸着
孔35に真空吸着されたすべての半田ボール1をフラッ
クス2に同じ深さに着水させ、すべての半田ボール1に
フラックス2を等量付着させることができる。
【0020】次に搭載ヘッド20はワーク11の上方へ
向かって移動するが、移動の途中でカメラ57により基
板11のマークA,Bを撮像する。これにより、ワーク
11の位置が認識され、搭載ヘッド20はワーク11の
電極12に対して位置決めされる。このとき、図4に示
すように、θ軸モータ45を駆動して本体30を回転さ
せることにより、吸着ツール32とワーク11上の電極
12との回転方向の位置ずれθが補正される。これによ
り大型のワークや多連型のワークの場合でも吸着ツール
を電極に正しく位置決めすることができる。
【0021】位置決めが完了したならば、搭載ヘッド2
0は下降・上昇動作を行うことにより、半田ボール1を
ワーク11の電極12上に搭載する。図5〜図8は、半
田ボール1の搭載動作を動作順に示している。まず図5
に示すように、搭載ヘッド20はワーク11へ向って下
降する。この下降動作はモータ56が正回転することに
より行われる。このとき、図5に示すようにブロック3
1の側端下部31aはストッパ30aに軽く押し当てら
れているので、吸着ツール32の下面は完全な水平面と
なっている。
【0022】次に図6に示すように半田ボール1が電極
12に着地する。この場合、吸着ツール32の下面は完
全な水平面となっているので、すべての半田ボール1は
ワーク11の電極12上に確実に着地する。そして着地
の反力により吸着ツール32はシリンダ38のロッド3
9を上方へ押し上げながらボックス30に対して相対的
にやや浮き上る(ギャップGを参照)。
【0023】図6に示すように半田ボール1が電極12
上に着地した状態では、モータ56の正回転による下降
力は半田ボール1を電極12に押し付ける力としては作
用せず(何故なら、半田ボール1が電極12に着地する
と、吸着ツール32はストッパ30aから浮き上り(ギ
ャップGを参照)、モータ56の正回転による下降力は
吸着ツール32に伝達されないから)、またブロック3
1や吸着ツール32の自重はバネ材40の上向きのバネ
力により軽減もしくは相殺されていることから、シリン
ダ38が作動してそのロッド39が下方へ突出すること
により加えられる突出力fが、半田ボール1を電極12
に押し付ける押圧力Fの大部分である。
【0024】すなわちシリンダ38は、半田ボール1を
適正の押圧力Fで電極12に押し付けるための押圧手段
となっており、その突出力fにより半田ボール1をワー
ク11の電極12に押し付ける力の大きさを設定する。
したがってシリンダ38のロッドの突出力fを管理する
ことにより、半田ボール1を適正な力で(すなわち半田
ボール1が吸着孔35にはまり込んだり潰れたりしない
適度の大きさの力で)電極12に押し付けることができ
る。
【0025】次に図7に示すようにモータ56をわずか
に逆回転させて、吸着ツール32をわずかな高さH
(0.1〜0.15mm程度)上昇させる。因みに、本
実施の形態の半田ボール1の直径は1mm程度である。
これにより、図示するように半田ボール1の下面は電極
12から0.1〜0.15mm程度わずかに浮き上り、
半田ボール1と電極12の間には粘着力のあるフラック
ス2が介在することとなる。そこで半田ボール1の真空
吸着状態を解除し、モータ56をさらに逆回転させて吸
着ツール32を上昇させれば、半田ボール1は吸着孔3
5から離れて電極12上に再度着地して搭載される(図
8)。この場合、半田ボール1はフラックス2の粘着力
により電極12に付着されるので、吸着ツール32を上
昇させれば、半田ボール1は確実に吸着孔35から離れ
て電極12上に搭載される。
【0026】以上により、ワーク11に半田ボール1が
搭載されたならば、ワーク11はガイドレール13に沿
って次の工程へ送り出される。次に新たなワーク11が
ガイドレール13へ送られ、上述した動作が繰り返され
る。
【0027】本発明は上記実施の形態に限定されないの
であって、例えばフラックス2は、半田ボール1の下面
に付着させずに、ディスペンサやスクリーン印刷機など
の手段によりワーク11の電極12上に塗布してもよ
い。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、搭載ヘッドが、本体を
θ方向に回転させる回転手段と、本体に設けられ吸着ツ
ールを下方へ押圧する押圧手段を備えるようにすること
により、押圧荷重を適正に保つとともにワークと吸着ツ
ールの回転方向の位置補正を行うことができるので、大
型のワークや多連型のワークの場合にも吸着ツールに吸
着された導電性ボールをワークの電極に対して正しく位
置決めして、適正な押圧荷重で搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装
置の斜視図
【図2】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装
置の搭載ヘッドの断面図
【図3】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装
置のフラックス付着動作の説明図
【図4】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装
置のワークの部分平面図
【図5】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装
置の半田ボールの搭載動作の説明図
【図6】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装
置の半田ボールの搭載動作の説明図
【図7】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装
置の半田ボールの搭載動作の説明図
【図8】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装
置の半田ボールの搭載動作の説明図
【符号の説明】
1 半田ボール 2 フラックス 11 ワーク 12 電極 13 ガイドレール 14 半田ボールの供給部 20 搭載ヘッド 21、23 ガイドシャフト 30 ボックス(本体) 30a 底板(ストッパ) 32 吸着ツール 35 吸着孔 38 シリンダ 40 バネ材 50 駆動ケース 51 ボールねじ 52 ナット 56 モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 3/34 B23K 1/00 B65G 47/91 H01L 21/60

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ワークの位置決め部と、導電性ボールの供
    給部と、搭載ヘッドと、この搭載ヘッドの上下動を行わ
    せる上下動手段と、この搭載ヘッドを前記ワークの位置
    決め部と前記導電性ボールの供給部の間を相対的に移動
    させる移動手段とを備えた導電性ボールの搭載装置であ
    って、前記搭載ヘッドが、本体と、この本体の下部に上
    下動自在に設けられてその下面に導電性ボールの吸着孔
    が形成された吸着ツールと、この吸着ツールを下方へ押
    圧する押圧手段と、本体に装着され吸着ツールを支持し
    て吸着ツールの自重を軽減する自重軽減手段と、前記上
    下動手段によって上下動するブラケットと、このブラケ
    ットに配設されて本体をθ方向に回転させる回転手段
    備えたことを特徴とする導電性ボールの搭載装置。
JP16825397A 1997-06-25 1997-06-25 導電性ボールの搭載装置 Expired - Lifetime JP3341632B2 (ja)

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CN108515325A (zh) * 2018-03-15 2018-09-11 华中科技大学 一种通过气吸实现自动安装微型led发光器定位管的装置和方法

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