特許 6231628 導電性ボール搭載装置及びその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6231628

(24)【登録日】2017年10月27日

(45)【発行日】2017年11月15日

(54)【発明の名称】導電性ボール搭載装置及びその制御方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 3/06 20060101AFI20171106BHJP

   H05K 3/34 20060101ALI20171106BHJP

   B23K 101/40 20060101ALN20171106BHJP

【ＦＩ】

   B23K3/06 H

   H05K3/34 505A

   B23K101:40

【請求項の数】9

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-154026(P2016-154026)

(22)【出願日】2016年8月4日

(65)【公開番号】特開2017-35733(P2017-35733A)

(43)【公開日】2017年2月16日

【審査請求日】2016年8月4日

(31)【優先権主張番号】10-2015-0113968

(32)【優先日】2015年8月12日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】504115688

【氏名又は名称】プロテック カンパニー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＰＲＯＴＥＣ ＣＯ．， ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】特許業務法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】チェ スン ファン

【審査官】 篠原 将之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１２９８０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／１２３１９０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１２０８３２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−０９３７３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１４１２６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１７３１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１１５９１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ３／０６

Ｈ０５Ｋ ３／３４

Ｂ２３Ｋ １０１／４０

Ｈ０１Ｌ ２１／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板に形成されたマウント凹部に搭載するための導電性ボールが供給される中央チャンバー、前記中央チャンバーを取り囲み、第１圧縮気体を前記中央チャンバーに輸送するように形成された内側チャンバー、前記内側チャンバーを取り囲み、第２圧縮気体を前記中央チャンバーに輸送するように形成された外側チャンバー、及び前記内側チャンバーの内部で円周方向に傾くように設置される複数のガイドピンを含む導電性ボール搭載ヘッドを備える導電性ボール搭載装置の制御方法であって、
（ａ）前記導電性ボールを前記中央チャンバーに供給する段階；
（ｂ）前記内側チャンバーに前記第１圧縮気体を一定の圧力で供給する段階；
（ｃ）前記（ｂ）段階によって前記第１圧縮気体が供給される状態で、前記中央チャンバーの内部の導電性ボールを前記基板のマウント凹部に搭載するために前記導電性ボール搭載ヘッドを前記基板の上側に配置した状態で、前記第１圧縮気体及び第２圧縮気体によって前記中央チャンバーの内部の導電性ボールが前記中央チャンバーの内周面に沿って動きながら前記基板のマウント凹部に搭載可能な圧力（作業圧力）で前記外側チャンバーに前記第２圧縮気体を供給する段階；及び
（ｄ）前記（ｂ）段階によって前記第１圧縮気体が供給される状態で、前記導電性ボール搭載ヘッドの作業待機状態を維持するために前記第２圧縮気体の圧力を０より大きくて前記（ｃ）段階の第２圧縮気体の圧力（作業圧力）より低い圧力（作業待機圧力）に維持する段階；を含むことを特徴とする、導電性ボール搭載装置の制御方法。

【請求項2】

前記（ｄ）段階は、前記導電性ボールの前記中央チャンバーの内周面で円周方向への運動を防止するために、前記作業待機圧力に下げることを特徴とする、請求項１に記載の導電性ボール搭載装置の制御方法。

【請求項3】

（ｅ）ヘッド移送ユニットによって前記導電性ボール搭載ヘッドを前記基板の上側（作業領域）に移送する段階；及び
（ｆ）前記（ｄ）段階を行う間に、前記ヘッド移送ユニットによって前記導電性ボール搭載ヘッドを前記基板の上側から離れた作業待機領域に移送する段階；
をさらに含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の導電性ボール搭載装置の制御方法。

【請求項4】

前記（ｃ）段階及び前記（ｄ）段階の前記第２圧縮気体の圧力は、圧力制御モジュールによって調節し、
前記圧力制御モジュールは、第１リレー及び第２リレーで発生した出力信号によって第２圧縮気体の圧力を調節する電空レギュレーターを含み、
前記第１リレー及び第２リレーのスイッチがオン（ＯＮ）にされれば、前記電空レギュレーターは前記第２圧縮気体を前記（ｃ）段階の作業圧力で供給し、
前記第２リレーのスイッチがオン（ＯＮ）にされ、かつ前記第１リレーのスイッチがオフ（ＯＦＦ）にされれば、前記電空レギュレーターは前記第２圧縮気体を前記（ｄ）段階の作業待機圧力で供給することを特徴とする、請求項１に記載の導電性ボール搭載装置の制御方法。

【請求項5】

前記第１圧縮気体及び前記第２圧縮気体は窒素ガスであることを特徴とする、請求項１に記載の導電性ボール搭載装置の制御方法。

【請求項6】

基板に形成されたマウント凹部に導電性ボールを搭載するための導電性ボール搭載装置であって、
前記導電性ボールが供給される中央チャンバーと、前記中央チャンバーを取り囲み、第１圧縮気体を前記中央チャンバーに輸送するように形成された内側チャンバーと、前記内側チャンバーを取り囲み、第２圧縮気体を前記中央チャンバーに輸送するように形成された外側チャンバーと、前記内側チャンバーの内部で円周方向に傾くように設置された複数のガイドピンとを含む導電性ボール搭載ヘッド；
前記導電性ボール搭載ヘッドを移送するヘッド移送ユニット；及び
前記第１圧縮気体が前記内側チャンバーに一定の圧力で供給される状態で、前記導電性ボールを前記基板のマウント凹部に搭載するための作業状態である場合、前記中央チャンバーの内部の導電性ボールが前記中央チャンバーの内周面に沿って動きながら前記基板のマウント凹部に搭載可能な圧力（作業圧力）で前記外側チャンバーに前記第２圧縮気体を供給し、前記導電性ボール搭載ヘッドが作業待機状態である場合、前記第２圧縮気体を前記作業圧力より低い圧力（作業待機圧力）で供給する圧力制御モジュール、
を含むことを特徴とする、導電性ボール搭載装置。

【請求項7】

前記圧力制御モジュールは、前記導電性ボールの前記中央チャンバーの内周面の円周方向運動を防止するために、前記第２圧縮気体の圧力を前記作業待機圧力に下げることを特徴とする、請求項６に記載の導電性ボール搭載装置。

【請求項8】

前記ヘッド移送ユニットは、前記作業待機状態の場合、前記導電性ボール搭載ヘッドを前記基板の上側から離れた作業待機領域に移送することを特徴とする、請求項６または７に記載の導電性ボール搭載装置。

【請求項9】

前記圧力制御モジュールは、第１リレーと、第２リレーと、前記第１リレー及び第２リレーの出力信号によって前記第２圧縮気体の圧力を調節する電空レギュレーターとを含み、
前記第１リレー及び第２リレーのスイッチがオン（ＯＮ）にされれば、前記電空レギュレーターは前記第２圧縮気体を前記作業圧力で供給し、
前記第２リレーのスイッチがオン（ＯＮ）にされ、かつ前記第１リレーのスイッチがオフ（ＯＦＦ）にされれば、前記電空レギュレーターは前記第２圧縮気体を前記作業待機圧力で供給することを特徴とする、請求項６に記載の導電性ボール搭載装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、導電性ボール搭載装置及びその制御方法に係り、より詳しくは、基板に形成されたマウント凹部に導電性ボールを搭載し、作業待機領域で導電性ボールの回転を防止する導電性ボール搭載装置及びその制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）を含めた半導体装置などを実装するとき、電気的な接続のために半田ボール（ｓｏｌｄｅｒ ｂａｌｌ）のような導電性ボールを用いる場合が多い。

【0003】

直径が１ｍｍ程度以下の微細な粒子状の導電性ボールが基板に搭載されて基板の電気的実装に使用される。この際、基板上に半田付け用のフラックスをスクリーン印刷して、マウント凹部が形成されたマスクを配置した後、導電性ボールをマウント凹部に挿入する方法で導電性ボールがマウント凹部に搭載される。このような構成の外に、基板そのものにエッチングなどの方法でマウント凹部を形成し、このマウント凹部に導電性ボールを搭載する方法も用いられる。

【0004】

発明の背景となる技術として、特許文献１などに導電性ボールを基板に実装するためのいくつかの構成が開示されている。

【0005】

従来「スキージー（ｓｑｕｅｅｇｅｅ）」と呼ばれる構成を用いて導電性ボールを基板に対して移動させてマウント凹部に搭載する方法も用いられ、円筒状の導電性ボール搭載ヘッド内に導電性ボールを収容させた後、空気の流れによって導電性ボールを導電性ボール搭載ヘッドの内部に移動させてマウント凹部に搭載する方法も用いられた。

【0006】

このような従来の導電性ボール搭載装置は、複数枚の基板に対して順次ボール搭載作業を行う過程で、基板の交換などのために作業待機領域に搭載ヘッドを移しておく操作も行われる。

【0007】

このような従来の導電性ボール搭載装置は、作業待機状態でも導電性ボールが搭載ヘッドの内部の外側から内側に向かって螺旋形に高速で移動、旋回又は回転する。これにより、回転中の導電性ボールは酸化又は損傷したり、導電性ボールの損傷によって異物が発生したり、変色などの汚染が発生したりする。このように汚染した導電性ボールは製品不良を誘発するため再使用できないので、廃棄されてしまうという問題が発生する。

【0008】

また、従来技術においては、作業待機状態でも導電性ボールが続いて搭載ヘッドの内部で回転する状態なので、静電気が発生してボール搭載効率又は収率が落ちることができる。

【0009】

また、従来技術において、導電性ボール搭載の際、相対的に高価な装備によって作られた高価の窒素ガスを圧力調節せずに使うから、実際にボール搭載作業が行われない作業待機状態で相対的に窒素ガスなどの消耗量が多い欠点がある。

【0010】

また、従来技術においては、窒素などの圧縮気体の消耗量を減らすための方法として、圧縮気体供給の遮断が行われてきた。しかし圧縮気体の供給を遮断すれば、導電性ボールが慣性によって搭載ヘッドの外部に飛び出すか、あるいはボール群集領域の外側に分散してしまうという問題があった。

【0011】

このような場合、搭載ヘッドの外部に飛び出した導電性ボールがマスク、基板、又は基板を支持する真空ブロック（ｖａｃｕｕｍ ｂｌｏｃｋ）に流れることもあり得る。このように真空ブロックに流入した導電性ボールは真空ブロックの装置欠陷を引き起こすか、あるいは基板又はマスクに製品不良及びマスク損傷などを引き起こす問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】大韓民国特許公開第１０−２００７−００２９７６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

本発明は、前述したような問題点を解決するため、導電性ボール搭載ヘッドの作業待機領域で導電性ボールの回転を防止するように第２圧縮気体の圧力を制御することで、導電性ボールの損傷、酸化、及び静電気発生を防止することができる導電性ボール搭載装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

前述したような目的を解決するために、本発明の導電性ボール搭載装置の制御方法は、基板に形成されたマウント凹部に搭載するための導電性ボールを供給する中央チャンバー、前記中央チャンバーを取り囲むように形成され、第１圧縮気体を前記中央チャンバーに輸送するように形成された内側チャンバー、前記内側チャンバーを取り囲むように形成され、第２圧縮気体を前記中央チャンバーに輸送するように形成された外側チャンバー、及び前記内側チャンバーの内部に円周方向に傾くように設置される複数のガイドピンを含む導電性ボール搭載ヘッドを備えた導電性ボール搭載装置の制御方法であって、（ａ）前記導電性ボールを前記中央チャンバーに供給する段階；（ｂ）前記内側チャンバーに前記第１圧縮気体を一定の圧力で供給する段階；（ｃ）前記（ｂ）段階によって前記第１圧縮気体が供給される状態で、前記中央チャンバーの内部の導電性ボールを前記基板のマウント凹部に搭載するために前記導電性ボール搭載ヘッドを前記基板の上側に配置した状態で、前記第１圧縮気体及び第２圧縮気体によって前記中央チャンバーの内部の導電性ボールが前記中央チャンバーの内周面に沿って動きながら前記基板のマウント凹部に搭載可能な圧力（作業圧力）で前記外側チャンバーに前記第２圧縮気体を供給する段階；及び（ｄ）前記（ｂ）段階によって前記第１圧縮気体が供給される状態で、前記導電性ボール搭載ヘッドの作業待機状態を維持するために前記第２圧縮気体の圧力を０より大きくて前記（ｃ）段階の第２圧縮気体の圧力（作業圧力）より低い圧力（作業待機圧力）に維持する段階；を含むことを特徴とする。

【0015】

また、本発明の導電性ボール搭載装置の制御装置は、基板に形成されたマウント凹部に導電性ボールを搭載するように、導電性ボールが供給される中央チャンバーと、前記中央チャンバーを取り囲むように形成され、第１圧縮気体を前記中央チャンバーに輸送するように形成された内側チャンバーと、前記内側チャンバーを取り囲むように形成され、第２圧縮気体を前記中央チャンバーに輸送するように形成された外側チャンバーと、前記内側チャンバーの内部に円周方向に傾くように設置された複数のガイドピンとを含む導電性ボール搭載ヘッド；前記導電性ボール搭載ヘッドを移送するヘッド移送ユニット；及び前記内側チャンバーに前記第１圧縮気体が一定の圧力で供給される状態で、前記導電性ボールを前記基板のマウント凹部に搭載するための作業状態である場合、前記中央チャンバーの内部の導電性ボールが前記中央チャンバーの内周面に沿って動きながら前記基板のマウント凹部に搭載可能な圧力（作業圧力）で前記外側チャンバーに前記第２圧縮気体を供給し、前記導電性ボール搭載ヘッドが作業待機状態である場合、前記第２圧縮気体を前記作業圧力より低い圧力（作業待機圧力）で供給する圧力制御モジュール；を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明の導電性ボール搭載装置及びその制御方法は、ボール搭載中の作業待機状態で導電性ボールが高速で移動又は回転しないように防止することにより、導電性ボールの酸化、損傷、異物発生、変色などの汚染発生を防止する効果がある。

【0017】

また、本発明は、導電性ボールの回転防止によって静電気発生を防止するので、収率を向上させることができる利点がある。

【0018】

また、本発明は、作業待機状態で導電性ボールが過度に導電性ボール搭載ヘッドの外部に飛び出さないほどの最小圧力である作業待機圧力のみを発生させることができるように第２圧縮気体の消耗量を最小化することにより、第２圧縮気体として使われる窒素の消耗量を相対的に大きく減少させることができる効果がある。

【0019】

また、本発明は、導電性ボール搭載ヘッドの第２圧縮気体の圧力調節によって高速回転中の導電性ボールの動きを安定化させることができ、安定化したボールが群集領域に比較的均一に集まることができるので、導電性ボールによる真空ブロックの装置欠陷を防止するか、あるいは製品不良及びマスク毀損などを防止する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施例による導電性ボール搭載装置の構成図である。

【図2】図１に示した導電性ボール搭載装置によって実施される導電性ボール搭載装置の制御方法を説明するための流れ図である。

【図3】図１に示した圧力制御モジュールの構成を説明するためのブロック図である。

【図4】図１に示した圧力制御モジュールによる第２圧縮気体の圧力変化を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明による導電性ボール搭載装置及びその制御方法を添付図面に基づいて詳細に説明する。

【0022】

図１は本発明の一実施例による導電性ボール搭載装置の構成図である。

【0023】

図１を参照すれば、この実施例の導電性ボール搭載装置は、導電性ボール搭載ヘッドＨ（以下、「搭載ヘッドＨ」と略称する）、制御部９０、ヘッド移送ユニット９１、圧縮気体供給部Ｔ、及び圧力制御モジュール２００を含む。

【0024】

この実施例の説明において、第１圧縮気体及び第２圧縮気体はこの実施例の場合では窒素ガスであるが、導電性ボール搭載作業に使われる不活性気体の群から選択されるいずれか一種の不活性ガスであってもよい。

【0025】

搭載ヘッドＨは、ヘッド本体１０、内側部材２０、外側部材３０及びリテーナー４０を含む。

【0026】

ヘッド本体１０は円筒状に形成され、その上側には、内側部材２０及び外側部材３０と結合するためのフランジが形成される。ヘッド本体１０の円筒状部材の内側には中央チャンバー１１が形成される。基板１００に搭載されるための導電性ボール１０２が中央チャンバー１１に供給されて待機する。

【0027】

ヘッド本体１０の外側には内側部材２０が設けられる。内側部材２０は円筒状に、ヘッド本体１０の外周面を円周方向に取り囲むように形成される。ヘッド本体１０の外周面と内側部材２０の内周面の間には内側チャンバー２１が形成される。

【0028】

内側チャンバー２１は中央チャンバー１１を取り囲んで、第１圧縮気体を中央チャンバー１１に輸送するように形成されている。また、内側チャンバー２１の上部から第１圧縮気体が流入して内側チャンバー２１の下部に噴射される。内側チャンバー２１は下側に流路が狭く形成された内側ノズル２２を含む。内側ノズル２２は内側部材２０の内側下方に４５度で傾く方向に伸びるように形成される。

【0029】

内側部材２０の外側には外側部材３０が設けられる。外側部材３０は円筒状に、内側部材２０の外周面を円周方向に取り囲むように形成される。内側部材２０の外周面と外側部材３０の内周面の間には外側チャンバー３１が形成される。

【0030】

外側チャンバー３１は内側チャンバー２１を取り囲んで、第２圧縮気体を中央チャンバー１１に輸送するように形成されている。

【0031】

外側チャンバー３１の上部から第２圧縮気体が流入して外側チャンバー３１の下部に噴射される。外側チャンバー３１は下側に流路が狭く形成された外側ノズル３２を含む。外側ノズル３２は外側部材３０の内側下方に４５度で傾く方向に伸びるように形成される。

【0032】

リテーナー４０はキャップ部４１及び排出部４２を含む。キャップ部４１は円筒状に形成され、ヘッド本体１０の中央チャンバー１１に挿入される。排出部４２は網状に形成され、キャップ部４１の下面に結合される。

【0033】

ここで、排出部４２はリテーナー４０のキャップ部４１の下端に位置しているが、導電性ボール１０２保持容量を考慮してキャップ部４１の内周面中間位置又はキャップ部４１の上端に位置することもできる。

【0034】

内側ノズル２２と外側ノズル３２を介して中央チャンバー１１の内部に流入した第１圧縮気体及び第２圧縮気体が網状の排出部４２を介してキャップ部４１の内周面に排出される。中央チャンバー１１に収容された導電性ボール１０２は排出部４２にかかり、外部に離脱することが防止され、中央チャンバー１１の内部に集まる。排出部４２は合成樹脂材で形成されてもよいし、あるいはステンレススチール材で形成されてもよい。排出部４２がステンレススチール材でなる場合にはテフロン（登録商標）のような合成樹脂材で被覆して使うことも可能である。

【0035】

内側チャンバー２１又は内側ノズル２２にはガイド部材５０が取り付けられる。例えば、ガイド部材５０は内側チャンバーの内部に内側ノズル２２から円周方向に傾くように設けられ、内側ノズル２２を介して噴射される第１圧縮気体の噴射方向を案内する。

【0036】

第１圧縮気体の噴射方向の案内はガイド部材５０に設けられた複数のガイドピン５１によってなされる。ガイドピン５１は内側ノズル２２の延長方向に対して円周方向に傾くように形成され、第１圧縮気体を反時計方向に回転させるように案内する。ガイドピン５１は内側ノズル２２の延長方向に対して反時計方向に３０度傾くように形成される。内側ノズル２２から噴射される第１圧縮気体はガイド部材５０のガイドピン５１によって円周方向に傾くように案内される。すなわち、内側ノズル２２から噴射される第１圧縮気体は反時計方向に回転しながら中央チャンバー１１に流入する。

【0037】

中央チャンバー１１のリテーナー４０の下部に導電性ボール１０２を供給するためのボール供給管６１は、例えば図１のようにリテーナー４０の内側に設けられるか、中央チャンバー１１側に導電性ボール１０２を供給することができるようにヘッド本体１０の設計が変更されている場合、ヘッド本体１０に設けられることもできる。

【0038】

ボール供給管６１がキャップ部４１の側壁に設けられる場合には、導電性ボール１０２がヘッド本体１０の内周面とキャップ部４１の外周面の間の空間を介して排出部４２の下部空間に流入するようにボール供給管６１がキャップ部４１に配置される。

【0039】

基板１００は図示されていない真空ブロック（ｖａｃｕｕｍ ｂｌｏｃｋ）などの作業台上に置かれてよい。ここで、基板１００上には図示されていない半田付け用フラックスがスクリーン印刷されることができ、やはり図示されていないマウント凹部が形成されたマスクが置かれてもよい。

【0040】

制御部９０は後述する圧力制御モジュール２００と搭載ヘッドＨを移送させるためのヘッド移送ユニット９１を制御する手段である。

【0041】

ヘッド移送ユニット９１は多軸移送機構によって基板１００上でＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に搭載ヘッドＨを移送する。

【0042】

制御部９０は搭載ヘッドＨに供給される第１圧縮気体及び第２圧縮気体の圧力値をそれぞれ別個にチェックするように構成され、そのチェック結果によってヘッド移送ユニット９１を制御する。すなわち、制御部９０は、作業待機領域又は基板１００の上側位置などの作業領域内で、搭載ヘッドＨを基板１００に対して移送するようにヘッド移送ユニット９１を制御する。

【0043】

圧縮気体供給部Ｔは、窒素を貯蔵する貯蔵施設と、導電性ボール搭載作業に必要な窒素の圧縮気体を作る圧縮機と、圧縮気体を貯蔵する圧力タンクと、圧力タンクから搭載ヘッド４０までの圧縮気体の移送経路となる複数の流路７１、７２を含んでよい。ここで、流路７１、７２は複数の可撓性圧力ホース、配管部材、計測器などを通称するもので、第１圧縮気体供給用第１流路７１、及び第２圧縮気体供給用第２流路７２を含む。

【0044】

第１流路７１は圧縮気体供給部Ｔと内側チャンバー２１を連結するように形成される。

【0045】

第２流路７２は圧縮気体供給部Ｔと外側チャンバー３１を連結するように形成される。この際、第２圧縮気体は圧縮気体供給部Ｔに連結された第２流路７２の一端から圧力制御モジュール２００の電空レギュレーターの給気ポートに流入し、電空レギュレーターの内部の給気用電磁バルブと排気用電磁バルブの圧力調節を受けた後、電空レギュレーターの排気ポート及び第２流路７２の他端を介して外側チャンバー３１側に供給される。

【0046】

圧力制御モジュール２００は第２流路７２に結合され、圧縮気体供給部Ｔの第２圧縮気体の圧力を搭載ヘッドＨの作動状況に対応して調節する。例えば、圧力制御モジュール２００は、第１リレー２４０及び第２リレー２４１の出力信号（スイッチオン／オフ）によって第２圧縮気体の圧力を調節して搭載ヘッドＨの外側チャンバー３１側に供給する電空レギュレーター２２０を含んでよい。

【0047】

以下、前述したように構成されたこの実施例の導電性ボール搭載装置による導電性ボール搭載装置の制御方法について説明する。

【0048】

図２は図１に示した導電性ボール搭載装置によって実施される導電性ボール搭載装置の制御方法を説明するための流れ図である。

【0049】

図１又は図２を参照すれば、搭載ヘッドＨは導電性ボールをマウントするための基板１００の周辺又は基板１００の上側から離れた作業台（例えば、真空ブロック）上の作業待機領域に配置される。

【0050】

ボール供給ユニット（図示せず）は導電性ボール１０２をボール供給管６１側に供給する（（ａ）段階；Ｓ１００）。これにより、導電性ボール１０２はボール供給管６１を介して排出部４２の下側の中央チャンバー１１に供給される。

【0051】

ついで、事前に設定された一定の圧力を有する第１圧縮気体を、第１流路７１を介して内側チャンバー２１に供給する（（ｂ）段階；Ｓ２００）。この際、内側チャンバー２１に供給された第１圧縮気体は内側ノズル２２を介して中央チャンバー１１に流入する。

【0052】

このように、第１圧縮気体が内側チャンバー２１に供給される状態で、作業圧力で外側チャンバー３１に第２圧縮気体を供給する（（ｃ）段階；Ｓ３００）。この際、作業圧力は中央チャンバー１１の内部の導電性ボール１０２が中央チャンバー１１の内周面に沿って動きながら基板１００のマウント凹部に搭載可能な程度の圧力に設定される。作業圧力は導電性ボール１０２の大きさと作業環境によって多様に設定できる。一般的に、作業圧力が外側チャンバー３１に加われば、中央チャンバー１１の内部の導電性ボール１０２が中央チャンバー１１の下側に速く動く。

【0053】

内側チャンバー２１に供給された第１圧縮気体と外側チャンバー３１に供給された第２圧縮気体は当該内側ノズル２２と外側ノズル３２を介してヘッド本体１０の下面と基板１００の間の空間に噴射される。

【0054】

この際、前述したように、内側ノズル２２と外側ノズル３２はそれぞれ半径方向に傾くように形成されているので、内側ノズル２２と外側ノズル３２から噴射された圧縮気体は中央チャンバー１１に移動する高速の気流を形成する。

【0055】

また、高速の気流によって、ヘッド本体１０の外側の気体もヘッド本体１０と基板１００が対向面の間の空間を介して中央チャンバー１１の内部に流れる。すなわち、内側ノズル２２と外側ノズル３２から噴射される圧縮気体の高速気流によってヘッド本体１０の外部からヘッド本体１０の内部の中央チャンバー１１への外部気体の流れも誘導可能なものである。特に、内側ノズル２２と外側ノズル３２の二重構造によって圧縮気体を中央チャンバー１１に噴射することにより、ヘッド本体１０の外部気体が中央チャンバー１１の内部に流れる効果をより向上させることができる利点がある。

【0056】

特に、内側ノズル２２に設けられたガイド部材５０の作用によって、内側ノズル２２から噴射される第１圧縮気体は反時計方向に回転しながら中央チャンバー１１に流入する。結果として、中央チャンバー１１の内部で第２圧縮気体及び第１圧縮気体は螺旋形に中心部に向かって流れる。

【0057】

そして、中央チャンバー１１に流入した圧縮気体はリテーナー４０の排出部４２を通過してヘッド本体１０の外部に排出される。

【0058】

この際、中央チャンバー１１の内部の圧縮気体の螺旋形流れによって、導電性ボール１０２は中央チャンバー１１の外側から内側に向かって螺旋形に移動、旋回、及び回転のいずれか一つの動きを持つ。

【0059】

このような状態で、制御部９０はヘッド移送ユニット９１を制御して搭載ヘッドＨを作業領域に移送する（（ｅ）段階；Ｓ４００）。すなわち、ヘッド移送ユニット９１を作動させて搭載ヘッドＨを基板１００の上側（作業領域）に移送する。

【0060】

このように、搭載ヘッドＨが基板１００の上側に配置されれば、中央チャンバー１１の内部の圧縮気体の流れによって導電性ボール１０２は基板１００に形成されたマウント凹部にそれぞれ搭載される。

【0061】

基板１００に導電性ボール１０２を搭載する作業が完了すれば、制御部９０はヘッド移送ユニット９１を制御して搭載ヘッドＨを作業待機領域に移送する（（ｆ）段階；Ｓ５００）。

【0062】

ついで、搭載ヘッドＨの作業待機状態を維持するために第１圧縮気体の供給を維持した状態で、第２圧縮気体の圧力を０より大きくて作業圧力より低い圧力（作業待機圧力）に調節する操作を実施する（（ｄ）段階；Ｓ６００）。このように、第２圧縮気体の圧力は作業待機圧力に下げられる。導電性ボール１０２の回転によって導電性ボール１０２に作用する遠心力は、第１圧縮気体及び第２圧縮気体によって導電性ボール１０２に作用する中央チャンバー１１の中心方向力より小さくなって作業待機圧力を下げるものである。このように、第２圧縮気体の圧力を作業圧力から作業待機圧力に下げることにより、中央チャンバー１１の内周面に対する導電性ボール１０２の円周方向運動を防止することができる。

【0063】

第２圧縮気体の圧力を作業圧力と作業待機圧力に調節することは図３に示した圧力制御モジュール２００によってなされることができる。

【0064】

図３は図１に示した圧力制御モジュールの構成を説明するためのブロック図である。

【0065】

図３を参照すれば、圧力制御モジュール２００は、電源供給部２１０、電空レギュレーター２２０、第１ポテンショメーター２３０、第２ポテンショメーター２３１、第１リレー２４０、及び第２リレー２４１を含む。

【0066】

電源供給部２１０は外部交流２２０Ｖ電源をポテンショメーター２３０、２３１用の直流５Ｖ電源に変換するＳＭＰＳ（Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｍｏｄｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）と、電空レギュレーターの作動電源として直流２４Ｖ電源を供給するための手段である。

【0067】

特に、この実施例の電源供給部２１０は精密変換が要求される第１ポテンショメーター２３０及び第２ポテンショメーター２３１に接続され、一般的なアダプダ形式の電源装置に比べて電源供給をはるかに安定化させることができ、かつ一般的な線形方式の電源装置に比べて装置の大きさ及び費用に対する電源供給効率を高めるとともに安定した電源供給作動を実現することができる。

【0068】

第１ポテンショメーター２３０と第２ポテンショメーター２３１はそれぞれ調節角度３６０度でポテンショメーター用調節シャフトを回転操作することができる精密可変抵抗器である。ここで、第１ポテンショメーター２３０は電空レギュレーター２２０から排出される第２圧縮気体の作業圧力の大きさを比例制御する。

【0069】

また、第２ポテンショメーター２３１は電空レギュレーター２２０から排出される第２圧縮気体の作業待機圧力の大きさを比例制御する。

【0070】

電空レギュレーター２２０は、第１リレー２４０及び第２リレー２４１で発生した出力信号によって第２流路７２の一端から輸送された第２圧縮気体の圧力を調節して第２流路７２の他端に排出し、最終的に搭載ヘッドＨの外側チャンバー３１側に圧力の調節された第２圧縮気体を供給することができる。

【0071】

すなわち、第１リレー２４０及び第２リレー２４１がスイッチオン（ＯＮ）されれば、電空レギュレーター２２０は第２圧縮気体を（ｃ）段階の作業圧力で供給する。

【0072】

また、第２リレー２４０がスイッチオン（ＯＮ）され、第１リレー２４１がスイッチングオフ（ＯＦＦ）されれば、電空レギュレーター２２０は第２圧縮気体を（ｄ）段階の作業待機圧力で供給する。

【0073】

また、第１リレー２４０がスイッチングオフ（ＯＦＦ）である場合、第２リレー２４１のスイッチオン（ＯＮ）又はスイッチングオフ（ＯＦＦ）に関係なく、第２圧縮気体の供給が完全に遮断され、搭載ヘッドＨの内側チャンバー２１の圧力は０となり得る。

【0074】

このような構成により、圧力制御モジュール２００は搭載ヘッドＨの内側チャンバー２１に第１圧縮気体が一定の圧力で供給される状態で、導電性ボール１０２を基板１００のマウント凹部に搭載するための作業状態である場合、中央チャンバー１１の内部の導電性ボール１０２が中央チャンバー１１の内周面に沿って動きながら基板１００のマウント凹部に搭載可能な圧力（作業圧力）で外側チャンバー３１に第２圧縮気体を供給する。

【0075】

また、圧力制御モジュール２００は、搭載ヘッドＨが作業待機状態である場合、第２圧縮気体を作業圧力より低い圧力（作業待機圧力）で供給する。このように、作業待機状態で第２圧縮気体の圧力を作業待機圧力に低めて供給することにより、導電性ボール１０２の回転と衝突を防止して導電性ボール１０２の酸化、損傷、異物発生、変色、及び静電気発生を防止することができる利点がある。また、第２圧縮気体の圧力を低めて第２圧縮気体の消耗量を減少させることで、高価な窒素ガスである第２圧縮気体の過消費を防止する利点がある。また、空気の代わりに窒素ガスを使えば静電気発生防止によって歩留り（ｙｉｅｌｄ）を向上させることができる利点がある。

【0076】

すなわち、この実施例において、第２圧縮気体の変化は図４から確認することができる。

【0077】

図４は図１に示した圧力制御モジュールによる第２圧縮気体の圧力変化を示すグラフである。

【0078】

図４を参照すれば、第２圧縮気体は、供給の完全遮断によって大きさが０である圧力（Ｐ１）と、０．０４Ｍｐａ〜０．０６Ｍｐａの作業待機圧力（Ｐ２）と、０．１４Ｍｐａ〜０．１５Ｍｐａの作業圧力（Ｐ３）とのいずれか一つに対応するように変換及び維持されることが繰り返されることができる。

【0079】

特に、作業待機圧力（Ｐ２）の０．０４Ｍｐａ〜０．０６Ｍｐａの数値範囲は、その数値範囲を外れると導電性ボールが過度に作業待機領域の外に飛び出すか、飛び出す導電性ボールの数が急激に増加するが、０．０４Ｍｐａ〜０．０６Ｍｐａの数値範囲内では導電性ボールが作業待機領域にきちんと整列されることができるという臨界的意味を持つ。

【0080】

一方、０．０６Ｍｐａ超過かつ０．１４Ｍｐａ未満の圧力範囲では導電性ボールが中央チャンバー内で動き始めるかあるいは次第に回転し始めるかあるいは大量の動きが発生した後に高速で（例えば、２００ｍｍ／ｓ）回転又は旋回することができる。

【0081】

０．０６Ｍｐａより大きくかつ０．１４Ｍｐａ未満の圧力範囲で直ちに第２圧縮気体の供給が完全に遮断される場合、相対的に多くの導電性ボールが搭載ヘッドＨの外部に飛び出すという問題が発生する。

【0082】

第２圧縮気体の圧力を作業待機圧力に調節しない場合、導電性ボールは中央チャンバー内で高速で回転してから中央チャンバーの下部を介して搭載ヘッドＨの外に飛び出して散漫に配置されることができる。

【0083】

すなわち、従来の高速回転中の導電性ボールは、この実施例とは異なり、作業待機状態でも作業状態と同様に高速で回転しているため、有事時（例えば、安全事故、停電、基板交換など）に圧縮気体を圧力調節せずに遮断する場合、高速回転による回転慣性力によって安定化しない。また、安定化しなかった導電性ボールは放射方向又は任意の方向に過度に分散して搭載ヘッドＨの外に飛び出す。

【0084】

しかし、この実施例の場合、第２圧縮気体の圧力を作業待機圧力に制御して回転慣性力が減少した導電性ボールは搭載ヘッドＨの外部に排出されても、その排出された状態が整然として群集されるか整列された状態を維持しながら作業待機領域に配置されることができる。

【0085】

以上、本発明による導電性ボール搭載ヘッドについて好適な実施例を挙げて説明したが、本発明の範囲は上述の説明又は図示した例に限定されるものではない。

【0086】

例えば、ヘッド移送ユニット又は圧力制御モジュールによって行われる図２に示した各段階は特定の手順に限定されないこともできる。すなわち、図２のボール供給（（ａ）段階；Ｓ１００）は第１圧縮気体供給（（ｂ）段階；Ｓ２００）と第２圧縮気体作業圧力供給（（ｃ）段階；Ｓ３００）の間に行われるか、あるいは第２圧縮気体作業圧力供給（（ｃ）段階；Ｓ３００）の後に行われることができる。

【0087】

また、第１圧縮気体の圧力も第２圧縮気体に使われたものと同一水準の圧力制御モジュール（図示せず）と結合して調節されることも可能である。

【0088】

また、制御部は、ヘッド移送ユニットの制御の際、搭載ヘッドを搭載待機領域又は作業領域に移送させるタイミングと、第２圧縮気体を作業待機圧力又は作業圧力に維持するタイミングは互いに同期化して同時に行われるかあるいは時間差を置いて行われることも可能である。

【0089】

また、以上では第２圧縮気体の圧力を作業圧力に高めた状態で搭載ヘッドを作業領域に移送し、作業が完了した後、搭載ヘッドを作業待機領域に移送してから第２圧縮気体の圧力を作業待機圧力に下げるものとして説明したが、作業待機領域で第２圧縮気体の圧力を作業圧力に先に高め、搭載ヘッドを作業領域に移送し、第２圧縮気体の圧力を作業待機圧力に低めた後、作業待機領域に移送する手順に本発明の導電性ボール搭載装置制御方法を実施することも可能である。

【0090】

また、以上では搭載ヘッドの中央チャンバー１１にリテーナー４０が取り付けられた場合を例として説明したが、中央チャンバーにリテーナーが設置されずに中央チャンバーの上側が網状の部材で覆われている形態の導電性ボール搭載装置を構成することも可能である。

【産業上の利用可能性】

【0091】

本発明は、導電性ボール搭載ヘッドの作業待機領域で導電性ボールの回転を防止するように第２圧縮気体の圧力を制御することで、導電性ボールの損傷、酸化、及び静電気発生を防止することができる導電性ボール搭載装置に適用可能である。

【符号の説明】

【0092】

１０ ヘッド本体
２０ 内側部材
２１ 内側チャンバー
２２ 内側ノズル
３０ 外側部材
３１ 外側チャンバー
３２ 外側ノズル
４０ リテーナー
４１ キャップ部
４２ 排出部
５０ ガイド部材
５１ ガイドピン
６１ ボール供給管
１１ 中央チャンバー
９１ ヘッド移送ユニット
２００ 圧力制御モジュール
２１０ 電源供給部
２２０ 電空レギュレーター
２４０ 第１リレー
２４１ 第２リレー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】