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JP4110735B2 - ボールの搭載装置及びその搭載ヘッドの位置調整方法 - Google Patents

ボールの搭載装置及びその搭載ヘッドの位置調整方法 Download PDF

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JP4110735B2 JP2000369584A JP2000369584A JP4110735B2 JP 4110735 B2 JP4110735 B2 JP 4110735B2 JP 2000369584 A JP2000369584 A JP 2000369584A JP 2000369584 A JP2000369584 A JP 2000369584A JP 4110735 B2 JP4110735 B2 JP 4110735B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半田ボールなどの導電性を有するボールを基板やチップなどのワークに搭載するボールの搭載装置および搭載ヘッドの位置調整方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半田ボールなどの導電性を有するボールを基板やチップなどのワークに搭載するボールの搭載装置として、ボール整列具を用いるものが知られている(例えば特開平9−82748号公報)。このものは、ボール整列具上にボールを予め位置決めして整列させておき、これらの整列状態のボールを搭載ヘッドの吸着孔に真空吸着してピックアップして基板などのワークに搭載するものであり、ボール整列具にはワークのパッドに対応する位置にボール位置決め部としての孔部が形成されている。このような方法によれば、複数個のボールを速やかに搭載ヘッドによりピックアップしてワークに搭載できるので、ボール搭載のタクトタイムを短縮し、作業能率を上げられる等の利点がある。
【0003】
上記方法において、ボール整列具上の多数個のボールを搭載ヘッドにより確実に吸着してピックアップするためには、搭載ヘッドの下面の吸着孔とボール整列具の孔部を正確に合致・整合させたうえで、搭載ヘッドをボール整列具に対して相対的に上下動させねばならない。このため、従来は、例えばボール整列具に位置決め用のピンを立設するとともに、搭載ヘッドの下面にピン孔を形成する方法が知られている。
【0004】
この方法は、搭載ヘッドがボールをピックアップするためにボール整列具へ向って下降する際に、ピンをピン孔に嵌入させることにより搭載ヘッドとボール整列具の水平方向の相対的な位置を調整し、これにより搭載ヘッドの下面の吸着孔とボール整列具の孔部を完全に合致させて、孔部に収納されたボールを吸着孔に真空吸着するようにしていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ワークに搭載されるボールの直径は益々小さくなっており、直径70μm以下のものもあらわれている。搭載ヘッドはこのように微小なボールを多数個(多い場合は100個以上)一括してピックアップし、ワークに搭載しなければならない。
【0006】
このようにボールの直径が微小化すると、ボール整列具に対する搭載ヘッドの水平方向の位置精度も益々厳しくなり、上記のようにピンやピン孔による位置調整方法では吸着孔と孔部の位置を十分に合致させることは困難であり、ピックアップミスが多発しやすいという問題点があった。
【0007】
したがって本発明は、ボール整列具のボール位置決め部と搭載ヘッドの下面の吸着孔を正確に合致させてボールをピックアップすることができるボールの搭載装置および搭載ヘッドの位置調整方法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】
本発明は、ボールを位置決めするための孔部が複数個形成されたボール整列具と、これらの孔部に対応する吸着孔が下面に形成された搭載ヘッドとを備え、この搭載ヘッドの吸着孔に前記ボール整列具の孔部に収納されたボールを吸着してワークに搭載するようにしたボールの搭載装置であって、前記搭載ヘッドと前記ボール整列具の何れか一方に光源を設けるとともに他方に光センサを設け、この光源の光が前記吸着孔及び前記孔部を通過して前記光センサで検出された光量情報を表示する光量情報表示部と、前記搭載ヘッドと前記ボール整列具の水平方向の相対的な位置を調整する位置調整手段を備えた。
【0009】
また本発明は、請求項1記載のボールの搭載装置における搭載ヘッドの位置調整方法であって、搭載ヘッドをボール整列具の上方に位置させ、搭載ヘッドをボール整列具に対して相対的に水平方向へ移動させながら、光源を点灯して孔部と吸着孔を通過した光を光センサで検出し、検出された光量が大になった位置を搭載ヘッドによるボールの吸着位置として設定するようにした。
【0010】
上記構成の各発明によれば、搭載ヘッドをボール整列具の上方で相対的に水平移動させながら、光センサで検出される光を測定することにより、搭載ヘッドの吸着孔とボール整列具の孔部が合致する位置を迅速・的確に求めることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の一実施の形態におけるボールの搭載装置の斜視図、図2は本発明の一実施の形態における搭載ヘッドとボール整列具の断面図、図3は本発明の一実施の形態における制御系のブロック図、図4は本発明の一実施の形態における位置調整動作のフローチャート、図5は本発明の一実施の形態における表示部の表示画面図である。
【0012】
まず、図1を参照してボールの搭載装置の全体構造を説明する。図1において、基台1上にはワークの位置決め部2とボールの供給部3が設けられている。位置決め部2にはボールの搭載対象物であるワークとしての基板22が位置決めされている。なお、ボールの搭載対象物となるワークとしては、基板22以外にも、チップやウェハなどがある。
【0013】
ボールの供給部3は薄箱型の受台から成り、その両側部は大量のボール4が貯溜されたボール貯溜部3a,3bとなっており、その略中央部にはボール整列具5が設けられている。ボール整列具5は暗箱である箱体から成り、ボール4を収納して位置決めするボール位置決め部としての孔部6がマトリクス状に多数個形成されている。孔部6は、基板22のパッド(図示せず)に対応する位置に形成されており、基板22のパッド上にボール4が搭載される。7はボールの供給部3に傾斜運動をさせる駆動手段である。ボールの供給部3を左右に傾斜させることによりボール貯溜部3aとボール貯溜部3bの間をボール4は転動し、その途中で、ボール整列具5の孔部6にボール4は入って位置決めされる。すなわち駆動手段7は、孔部6にボール4を供給して1個ずつ収納するためのボール供給手段となっている。
【0014】
基台1の側方には移動テーブル8が設けられている。移動テーブル8には可動ユニット9が装着されており、可動ユニット9の先端部には搭載ヘッド10が装着されている。したがって搭載ヘッド10は移動テーブル8の駆動によりX方向へ移動する。可動ユニット9の内部には、搭載ヘッド10を上下動させる機構やθ回転(水平回転)させる機構、X方向と直交するY方向へ微動させる機構等が備えられている。したがって移動テーブル8の駆動により、搭載ヘッド10は位置決め部2とボールの供給部3の間を水平方向(X方向)に移動し、可動ユニット9に内蔵している駆動機構の駆動により、搭載ヘッド10をY方向,Z方向,θ方向へ移動する。移動テーブル8及び可動ユニット9が、搭載ヘッド10とボール整列具5の水平方向の相対的な位置を調整する位置調整手段となっている。
【0015】
図2において、搭載ヘッド10の下面には、ボール4の吸着孔23が多数形成されている。この吸着孔23は、基板22のパッドやボール整列具5の孔部6に対応する位置に形成されている。
【0016】
搭載ヘッド10とボール整列具5は、共に外光が入らない暗箱構造である。搭載ヘッド10の内部には光源30が設けられている。この光源30は、好ましくは面光源である。搭載ヘッド10は、管体24を通して真空吸引手段(図外)に接続されており、その真空吸引力により、ボール4を吸着孔23に真空吸着する。またボール整列具5の内部には光センサ31と集光素子32が設けられている。集光素子32は凸レンズであって、すべての孔部6をカバーする大きさを有しており、その下方の光センサ31へ集光させる。
【0017】
次に図3を参照して制御系を説明する。搭載ヘッド10の光源30は照明制御部33を介して入出力部12に接続されている。また光センサ31はA/D変換器34を介して入出力部12に接続されている。また入出力部12には機構制御部13、表示部14、操作部15が接続されている。機構制御部13は、移動テーブル8や可動ユニット9等の制御や、本ボール搭載装置に備えられた図示しないモータ、シリンダなどのアクチュエータの制御等を行う。操作部15は、例えばキーボードやマウス、さらには、表示部14の画面に表示される操作ボタンなどである。
【0018】
入出力部12はバス16に接続されている。バス16にはCPUなどの制御部17、第1の記憶部18、第2の記憶部19などが接続されている。第1の記憶部18は、搭載ヘッド10の吸着位置調整プログラムや、ボール4をワークに搭載する通常運転プログラム等が記憶されている。また第2の記憶部19は吸着位置データなどの装置運転に必要なデータが記憶されている。なお、吸着位置とは、搭載ヘッド10が孔部6内のボール4を吸着するときの搭載ヘッド10とボール整列具5の相対的な位置のことであり、吸着位置データは、この位置に関するデータである。制御部17は、各プログラムの実行することにより、後述する搭載ヘッド10とボール整列具5の位置調整作業などの様々な制御や、装置の運転に必要な演算・判断などを行う。
【0019】
図5は吸着位置調整プログラム実行時の表示部14の表示画面を示している。表示部14の表示画面には、光センサ31の受光量の大きさ(明るさ)を示す光量情報表示部としての明るさ表示部W1、搭載ヘッド10のX方向,Y方向,Z方向の現在値(現在位置)や設定値(現時点で第2の記憶部19に登録されている吸着位置データ)を示す吸着位置表示部W2が設けられている。また表示画面には−XボタンB1,+XボタンB2,−YボタンB3,+YボタンB4,−ZボタンB5,+ZボタンB6,−θボタンB7,+θボタンB8が表示されており、これらの各ボタン(操作ボタン)にタッチするなどして操作することにより、搭載ヘッド10を−X,+X,−Y,+Y,−Z,+Z,−θ,+θの各方向へ動かすことができる。なおZは高さ方向、θは水平回転方向である。
【0020】
表示画面の右上には、さらに2つの操作ボタン(B10,B11)が表示されている。このうち、更新ボタンB10は、吸着位置表示部の設定値を現在値に更新するための操作ボタンである。また終了ボタンB11は、吸着位置調整プログラムを終了させるための操作ボタンである。
【0021】
このボール4の搭載装置は上記のような構成より成り、次に図4、図5を参照して、搭載ヘッド10のボール整列具5に対する相対的な位置調整を行う方法を説明する。この動作は、ボール4をワークに搭載する通常運転に先立って行うものである。
【0022】
図4の吸着位置調整プログラムにおいて、搭載ヘッド10を第2の記憶部19に記憶される吸着位置データで示される予想位置(吸着孔23が孔部6に合致すると設計上予想される位置)へ移動させる(ステップ1)。次に照明(光源30)を点灯させる(ステップ2)。その後、表示部14の表示画面が図5のように切替えられる(ステップ3)。吸着孔23と孔部6を通過して光センサ31で検出された光量は、図5の表示画面の明るさ表示部W1に表示される。そこで表示画面の各操作ボタンB1〜B8を操作しながら、搭載ヘッド10をボール整列具5に対してX方向、Y方向、Z方向、θ方向へ微動させる(ステップ4,ステップ5)。この微動により光センサ31に検出されて明るさ表示部W1に示される光量は変動する。
【0023】
この微動にともない、搭載ヘッド10の現在位置を示す現在値は吸着位置表示部W2の現在値の欄に数値表示される。この操作ボタンB1〜B8の操作をくり返して光量が大、好ましくは極大となる搭載ヘッド10の位置を探す。そして光量が十分得られる位置を見つけたならば、更新ボタンB10を押してこの位置を設定値、すなわち新たな吸着位置データとして第2の記憶部19に登録する(ステップ4,ステップ6)。
【0024】
以上のようにして搭載ヘッド10の位置調整が終了したならば、終了ボタンB11を押して吸着位置プログラムを終了させる(ステップ4)。その後搭載ヘッド10により基板22にボール4を搭載する通常運転プログラムが開始される。通常運転プログラムでは、新たに設定された吸着位置データで示される吸着位置に搭載ヘッド10が移動し、そこで孔部6よりボール4を吸着孔23に吸引して保持する動作が行われる。
【0025】
なお上記実施の形態では、表示画面の操作ボタンB1〜B8を操作することにより、搭載ヘッド10をX,Y,Z,θ方向へ移動させて最大光量位置を求めていたが、ステップ4〜ステップ6の工程、すなわち光量が大(望ましくは極大)となるような搭載ヘッド10とボール整列具5との相対的な位置を検出して吸着位置として登録する処理をコンピュータのプログラムで実行してもよく、このようにすれば、吸着位置を自動的に求めることができる。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、搭載ヘッドのボール整列具に対する相対的な位置調整を簡単・迅速・的確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態におけるボールの搭載装置の斜視図
【図2】本発明の一実施の形態における搭載ヘッドとボール整列具の断面図
【図3】本発明の一実施の形態における制御系のブロック図
【図4】本発明の一実施の形態における位置調整動作のフローチャート
【図5】本発明の一実施の形態における表示部の表示画面図
【符号の説明】
2 ワークの位置決め部
3 ボールの供給部
4 ボール
5 ボール整列具
6 孔部
8 移動テーブル
9 可動ユニット
10 搭載ヘッド
23 吸着孔
30 光源
31 光センサ
32 集光素子

Claims (2)

  1. ボールを位置決めするための孔部が複数個形成されたボール整列具と、これらの孔部に対応する吸着孔が下面に形成された搭載ヘッドとを備え、この搭載ヘッドの吸着孔に前記ボール整列具の孔部に収納されたボールを吸着してワークに搭載するようにしたボールの搭載装置であって、前記搭載ヘッドと前記ボール整列具の何れか一方に光源を設けるとともに他方に光センサを設け、この光源の光が前記吸着孔及び前記孔部を通過して前記光センサで検出された光量情報を表示する光量情報表示部と、前記搭載ヘッドと前記ボール整列具の水平方向の相対的な位置を調整する位置調整手段を備えたことを特徴とするボールの搭載装置。
  2. 請求項1記載のボールの搭載装置における搭載ヘッドの位置調整方法であって、搭載ヘッドをボール整列具の上方に位置させ、搭載ヘッドをボール整列具に対して相対的に水平方向へ移動させながら、光源を点灯して孔部と吸着孔を通過した光を光センサで検出し、検出された光量が大になった位置を搭載ヘッドによるボールの吸着位置として設定することを特徴とする搭載ヘッドの位置調整方法。
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