JP4022396B2

JP4022396B2 - Solder ball sticking device

Info

Publication number: JP4022396B2
Application number: JP2001394650A
Authority: JP
Inventors: 正樹武居; 勝彦有賀
Original assignee: マルゴ工業株式会社
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2021-12-26
Also published as: JP2003198114A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＢＧＡ、ＣＳＰ素子等を実装するために、はんだボール等の球状体を基板などの被加工品に貼り付ける装置に関し、より詳細には、ノズルがはんだボール等の球状体を常に一つずつ吸着し、被加工品に貼り付けることを可能とした球状体の貼付装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＢＧＡやＣＳＰ素子等を実装する場合において、はんだボール等の球状体を基板等の被加工品に貼り付ける方法は、基板のはんだボールを貼り付ける位置に合わせて貫通孔を設けた治具により、はんだボールを基板に誘導して、基板にはんだボールを貼り付けするものが多い。また、試作基板は、はんだボールの貼り付け位置を特定することが困難であることから、はんだボールの貼り付け位置を顕微鏡をのぞきながら確認して手作業によりはんだボールを貼り付ける方法が主流であった。
しかしながら、試作基板等においては、基板を試作するたびに治具を製作すると、時間とコストがかかりすぎてしまい、製品のコストアップにつながるといった課題があった。そこで、はんだボールの貼り付け作業を自動化するために、はんだボールをエアの吸引により吸着するノズルと、基板のパターンを認識して、認識結果からはんだボール貼付位置を選択可能なプログラムを格納した記憶装置を備えたはんだボール貼付装置が提供された。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これにより、はんだボールの貼り付け作業が自動化されたものの、はんだボールが小型になってきたりすると、非常に軽量になるため、エアの吸引によりノズル先端部に複数のはんだボールが吸着されてしまう場合があり、はんだボールを１つずつ正確に基板へ貼り付けることが非常に困難であるという課題があった。
また、はんだボールが収納されているトレイには、ノズルの進入部分が設けられており、はんだボールをノズルに吸着させやすくするために、トレイ内にエアを送り、はんだボールを攪拌させているが、はんだボールがノズルの進入部分から外部に吹き飛ばされてしまうといった課題もあった。
このように、はんだボール貼付装置に代表される球状体の貼付装置球状体が小さくなると正確な貼り付け作業や整然とした作業環境の確保が困難であるという課題を有している。
【０００４】
そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、はんだボールの貼付装置において、はんだボールをノズルに一つだけ吸着支持することができて、はんだボールの貼り付け操作を確実に行うことができ、また、はんだボールの収納トレイからはんだボールが吹き飛ばされないようにすることを可能とするはんだボール貼付装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するべく、本発明は以下の構成を備える。
すなわち、被加工品を支持するステージと、はんだボールを収納するトレイと、はんだボールよりもわずかに大径で、はんだボールの径よりもわずかに浅い深さを有する凹部が先端部に設けられていて、前記トレイに収納されたはんだボールを１つのみ吸着し、吸着したはんだボールを被加工品に貼り付けるためのノズルと、ノズルと前記被加工品のはんだボールの貼り付け位置とを位置合わせして貼り付ける制御部とにより構成されるはんだボール貼付装置であって、前記トレイには、前記ノズルが進入する部分にシャッターが設けられていて、該シャッターは、ノズル中央部分からノズルの外側部分へ向けて放射状に切り込みを設けることにより形成されていることを特徴とするはんだボール貼付装置である。
また、前記制御部が、被加工品のはんだボールの貼り付け位置を撮影するためのカメラと、カメラにより撮影された画像を処理する演算装置と、演算装置の演算結果に基づいて、ノズルと被加工品のはんだボールを貼り付ける位置とを位置合わせするための位置合わせ機構を備えていることを特徴とするはんだボール貼付装置である。
これらにより、はんだボールを基板等に貼り付ける際に、吸着ノズルを基板等に接近させることができるようになったので、はんだボールを正確に基板に貼り付けを行うことができる。
【０００６】
また、前記シャッターは切り込みの中心部周辺において、切り込みの外側から切り込みの中心側にかけて徐々に部材厚が薄くなるテーパー状に形成されていることを特徴とするはんだボール貼付装置である。
また、前記シャッターはゴムからなることを特徴とするはんだボール貼付装置である。
これらにより、はんだボールの収納トレイからはんだボールが吹き飛ばされるおそれがなくなる。また、吸着ノズルにはんだボールが複数吸着されそうになった場合において、シャッターがすり切りの作用をなすので、吸着ノズルには常に一つのはんだボールが吸着されるようになる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る球状体の貼付装置の好適な実施の形態について図面と共に詳細に説明する。なお、本実施の形態においては、基板にはんだボールを貼り付けるためのはんだボール貼付装置に本発明を適用したものについて説明をすすめていくことにする。
図１は、はんだボールの貼付装置の全体構成を示す説明図である。本実施の形態のはんだボール貼付装置１０は、被加工品としての基板１２を供給するベルトコンベア１４と、基板１２をエアにより吸着固定するステージ１６と、ステージ１６を支持して、Ｘ−Ｙ方向に移動可能な第１のテーブル１８と、はんだボール２０を収納するトレイ２２と、トレイ２２をＹ方向に移動させるための第２のテーブル２４と、収納トレイ２２に収納されているはんだボール２０を吸着し、基板１２に貼り付けるためのノズル２６と、基板１２の配線パターンを撮影するためのカメラ２８および、カメラ２８により撮影された基板１２の配線パターンの画像データに基づいて、基板１２へのはんだボール２０の貼り付けを制御する制御部とを備える。
【０００８】
ベルトコンベア１４ははんだボール２０を貼り付けする基板１２をステージ１６近傍まで搬送するための搬送手段である。
ステージ１６はＸ−Ｙ方向に移動可能な第１のテーブル１８に設けられ、第１のテーブル１８の移動と共に基板１２がＸ−Ｙ方向に移動可能となっている。さらに、基板１２をエアの吸引により吸着固定するための吸着孔１６ａが設けられている。
本実施の形態のはんだボール貼付装置１０で使用しているはんだボール２０は、直径が約０．３ｍｍであり、トレイ２２に収納されている。トレイ２２は第２のテーブル２４に載置され、Ｙ方向に移動可能になっている。第１のテーブル１８および第２のテーブル２４は演算装置等を備えた制御部により位置の調整がなされる。
２８はカメラである。カメラ２８はＣＣＤなどに代表される小型カメラが主に用いられている。カメラ２８によって撮影された映像は、制御部に備えられた演算装置により処理され、モニタ３０に画像データとして表示される。モニタ３０は、基板１２へのはんだボール２０の貼り付け位置を選択可能とするプログラムと連携しており、モニタ３０を見ながら、はんだボール２０の貼り付け位置を決定することが可能な構成になっている。
【０００９】
図２ははんだボールをノズルにより吸着させる機構を示す説明図である。図３はノズル先端部の構造を示す説明図である。また、図４はトレイのシャッターの平面図である。図５はノズルとシャッターとの相互の関係を示す説明図である。
２６はエアの吸引により、はんだボール２０を吸着固定し、基板１２に貼り付けるためのノズルである。ノズル２６は図３に示すように、外側円筒部２６ａと内側円筒部２６ｂとを接着により一体に形成した二重構造に形成される。外側円筒部２６ａの内径は、はんだボール２０の径よりわずかに大きく形成され、内側円筒部の内径は、はんだボールの径より小さく形成されている。
【００１０】
このようにして組み立てられたノズル２６の先端部には、はんだボール２０の径よりわずかに広い内径で、はんだボール２０の径よりわずかに浅い深さを有する凹部２６ｃが形成される。これにより、内側円筒部２６ｂにはんだボール２０を吸着させた状態で、はんだボール２０が外側円筒部２６ａと内側円筒部２６ｂで囲まれた凹部２６ｃ内に収納されるようになっている。
本実施の形態における凹部２６ｃは、ノズル先端の凹部２６ｃにはんだボール２０を吸着させた状態で、はんだボール２０の外面の一部がノズル先端から突出するように形成されている。
【００１１】
このようにノズル２６を外側円筒部２６ａの内側に内側円筒部２６ｂを引き込ませて設けた二重構造としたことにより、吸着されたはんだボール２０を基板１２に貼り付けする際においては、ノズル２６の先端面を基板１２のはんだペーストの直前まで接近させた位置ではんだボール２０を貼り付けることが可能になる。ノズル２６の先端面を基板１２のはんだペーストに近づけてはんだボール２０のエア吸着を解除すると、ノズル２６の外側円筒部２６ａの内側側壁によりガイドされてはんだボール２０が落下することにより、はんだボール２０を基板１２に対して精密に位置決めして貼り付けすることが可能となる。
【００１２】
図２において、２２ははんだボール２０を収納するトレイである。トレイ２２には、ノズル２６が進入可能なシャッター２２ａを設けている。シャッター２２ａはトレイ２２の上蓋に相当する部分に設けられ、シリコンゴム等の滑りのよい材料により形成され、図４に示すようにノズル２６の進入口として、ノズル２６の中心軸との交点から外側に向けて放射状に延びる平面視十文字型に形成された切り込み２２ｂが設けられている。トレイ２２からはんだボール２０を取り出す際は、切り込み２２ｂの中心からトレイ２２にノズル２６を進入させる。ノズル２６を切り込み２２ｂの中央部分からトレイ２２に進入させると、シャッター２２ａが図５の破線の状態に弾性変形する。
【００１３】
エア供給手段によりトレイ２２の下部からはトレイ２２内にエアが常時送入されており、これによってはんだボール２０が攪拌されている。ノズル２６からエアを吸引すると、ノズル２６の先端の凹部２６ｃにはんだボール２０が吸着する。はんだボール２０は非常に軽量であるため、ノズル２６の凹部２６ｃ以外にもエア吸引力によりはんだボール２０、２０、・・・が図５に示すようにブドウの房状に吸引されてしまう。本発明によれば、ノズル２６をトレイ２２から抜き出す際に、シャッター２２ａがノズル２６に吸引されたはんだボール２０、２０、２０・・・をすり切りする状態になるため、ノズル先端の凹部２６ｃ以外に吸着されたはんだボール２０、２０、・・・はトレイ２２内に払い落とされることになる。したがって、ノズル２６がトレイ２２から引き抜かれた時には、ノズル先端の凹部２６ｃに一つのはんだボール２０が吸着された状態にすることができるのである。
【００１４】
図６はシャッターの他の実施の形態を示す説明図である。
本実施の形態においては、トレイ２２の上蓋部分に設けられたシャッター２２ａの切り込み部の先端部周辺の形状を根元（外側）部分から先端（中央）部分に徐々に部材の厚さが薄くなるようなテーパー状に形成したことを特徴としている。部材の厚さを薄く形成した部分が変形しやすくなっていることにより、シャッター２２ａを介してトレイ２２内にノズル２６が進入した場合、ノズル２６の進入に伴い、シャッター２２ａの切り込みの先端部分（中央部分）が変形して、シャッター２２ａの切り込みの先端部分（中央部分）部分は、ノズル２６の外周面にならって折れ曲がるようにして変形し、根元（外側）部分の変形量は小さくなる。
【００１５】
シャッター２２ａは、ノズルと接触する部分の近傍において、根元（外側）から先端（中央側）部分にかけて部材の厚さが徐々に薄くなるようなテーパー状に形成されていることにより、ノズル２６に対してシャッター２２ａが鋭角に接触し、ノズル２６とのすべり性が向上し、ノズル２６がトレイ２２から引き抜かれる際においては、ノズル２６に吸着したはんだボール２０をすり切りする効果が向上して、より確実に余分なはんだボール２０を取り除くことができる。
【００１６】
また、シャッター２２ａの根元（外側）部分の変形量が大きいと、ノズル２６を進入させた際にシャッター２２ａの切り込み部分に隙間が生じ、トレイ２２内にエアを吹き込んではんだボール２０を攪拌させると、トレイ２２からはんだボール２０が飛び出してしまうことが考えられる。本実施の形態のように、シャッター２２ａの根元（外側）部分を厚く形成し、その部分の変形量を小さくすると、シャッター２２ａの切り込み部分に隙間が生じにくくなり、トレイ２２の内部からはんだボール２０が飛び出してしまうことを効果的に防止することができる。
【００１７】
さらに、図７に示すようにシャッター２２ａの切り込み数を増やすことによっても、シャッター２２ａの先端（中央）部分の変形量を大きくして、根元（外側）部分の変形量を小さくさせることによりトレイ２２の密閉性を高めることや、ノズル２６に吸着された余分なはんだボール２０をすり切りする効果を高めることができる。
【００１８】
さらにまた、図８に示すようにシャッター２２ａを二重構造としてもよい。図８におけるシャッター２２ａは、上側半分２２ｂをＮＢＲにより成形し、下側半分２２ｃをウレタンにより成形し、上側半分２２ｂと下側半分２２ｃを接着剤または溶融により一体に形成した二重構造としたものである。また、他の実施の形態と同様に、シャッター２２ａは、根元（外側）から先端（内側）部分にかけて部材の厚さが徐々に薄くなるようなテーパー状に形成されている。
このようなシャッター２２ａにおいて、上側半分２２ｂの部材材料に耐磨耗性に優れたものを用いることにより、ノズル２６との接触による劣化を抑えることができ、また、下側半分２２ｃの部材材料に強度の高いものを用いることにより、シャッター２２ａの強度およびすり切り性を確保することが可能である。これにより、劣化が少なく、すり切り性の高いシャッター２２ａとすることができ、好適である。
【００１９】
続いて、本発明におけるはんだボール貼付装置１０により基板１２にはんだボール２０を貼り付ける手順について説明する。図９は、はんだボール貼付装置の作動状態を示す説明図である。
まず、基板１２がベルトコンベア１４により搬送されてくる（Ｓ１）。所定位置まで基板１２が搬送された後、第１のテーブル１８に設けられたステージ１６に載置され、ステージ１６の吸着孔１６ａからエアを吸引することにより吸着固定される（Ｓ２）。
カメラ２８によりステージ１６上の基板１２のパターンを撮影し、撮影画像が演算装置（図示せず)に送信される（Ｓ３）。演算装置では、撮影画像を解析し、基板１２のパターンをモニタ３０に出力する（Ｓ４）。モニタ３０に出力されたパターンは、はんだボール２０を基板１２に貼り付ける位置を選択する演算装置内のプログラムと連携しており、モニタ３０の画面上で、貼り付け位置を決定することができる。
【００２０】
オペレータにより貼り付け位置が決定されると、はんだボール２０を収納しているトレイ２２がノズル２６に接近する（Ｓ５）。ノズル２６がトレイ２２のシャッター２２ａ部分からトレイ２２内に進入し、トレイ２２の下部から図示しないエア供給手段によりエアを吹き込んでトレイ２２内のはんだボール２０を攪拌させる。続いて、ノズル２６がエアを吸引すると、攪拌されていたはんだボール２０がノズル２６の先端部付近に吸着される（Ｓ６）。
ノズル２６をトレイ２２から引き抜きながら、ノズル２６先端部に吸着されている余分なはんだボール２０をシャッター２２ａによりすり切り、ノズル２６先端の凹部２６ｃに一つのはんだボール２０を吸着させる（Ｓ７）。
【００２１】
ノズル２６がトレイ２２から完全に引き抜かれると、トレイ２２が本装置の奥側に引き下がる（Ｓ８）。トレイ２２が引き下がった後、ノズル２６が第１のテーブル１８上のステージ１６に吸着された基板１２に接近し、先にオペレータにより決定された、はんだボール２０の貼り付け位置にはんだボール２０を貼り付ける（Ｓ９）。ステージ１６には、ヒータ（図示せず)が設けられており、はんだボール２０を貼り付けする前に基板１２のはんだペーストを加熱する。
はんだペーストが十分加熱されたら、ノズルのはんだボール２０を基板１２に貼り付ける。はんだボール２０は、ノズル２６のエア吸引を解除することにより、直接基板１２に貼り付ける場合と、ノズル２６の内部から圧縮空気等をはんだボール２０に吹き付けることにより、はんだボール２０をノズル２６先端の凹部２６ｃから離れさせ、基板１２の貼り付け位置のはんだペーストにはんだボール２０を貼り付ける。
【００２２】
はんだボール２０はノズル２６から離れ、貼り付け位置のはんだペーストまで自由落下する。はんだボール２０は非常に軽量であるため、わずかな空気の流れがあってもその影響を受け、所定位置から位置ずれしてはんだペーストに貼り付いてしまうことがあったが、ノズル２６先端の凹部２６ｃを構成する外側円筒部２６ａの内側側壁により、はんだボール２０は落下する方向がガイドされているので、空気の流れの影響を受けにくくなり、はんだボール２０を基板１２のはんだペーストの位置にピンポイントで貼り付けることが可能になる。以上（Ｓ１〜Ｓ９）の動作を繰り返すことにより、基板１２の所定位置すべてにはんだボール２０を貼り付ける。
以上に説明した各可動部分は図示しない制御部によりそれぞれの動作が制御されている。
【００２３】
基板１２の所定位置のすべてにはんだボール２０が貼り付けられた後、再びカメラ２８により基板を撮影する（Ｓ１０）。撮影画像が演算装置（図示せず)に送信され、演算装置が撮影画像を解析し、基板１２の状態をモニタ３０に出力する（Ｓ１１）。これにより、基板１２の所定位置にはんだボール２０が貼り付けられているか否か、また、はんだボール２０の貼り付け状態を確認することができるため、高品位な基板１２を製作することが可能である。
【００２４】
以上に説明したように、本発明を適用したはんだボールの貼付装置によれば、ノズル先端部に吸着させるはんだボール２０は常に１つにすることができるため、基板１２の所定位置のはんだペーストにはんだボール２０を貼り付けることができる。また、シャッター２２ａを設けていることにより、ノズル２６に余分に吸着されたはんだボール２０をすり切りしてトレイ２２内に落下させることができ、ノズル２６をトレイ２２から引き抜いた際に、ノズル２６に余分に吸着されたはんだボール２０が散らばってしまうことがない。
【００２５】
本発明に係るはんだボール貼付装置１０は、以上に説明した実施の形態に限定されるわけではない。例えば、ベルトコンベア１３等の搬送部を省略し、人手で被加工物をステージ１６に載置する半自動装置とすれば、本体の製造コストを抑えることが可能である。また、ノズル２６は複数の部材を接着するのではなく、単体で形成してもよい。さらに、シャッター２２ａはトレイ２２の上蓋部分ではなく、側壁部分に設けてもよいし、実施の形態で説明したように一枚のゴム板に切り込みを入れて形成するだけでなく、小片のゴム板を複数枚ラップさせてシャッター２２ａを形成してもよい。さらにまた、シャッターはプラスチックや金属等からなるものでも本発明を構成することは十分に可能である。このように発明の精神を逸脱しない限り、実施の形態を変更してもかまわないのはもちろんである。
【００２７】
【発明の効果】
ノズル先端部にはんだボールよりわずかに広い内幅と、はんだボールよりわずかに浅い深さを有する凹部を設けることにより、はんだボールが多数収納されているトレイにノズルを進入させ、エアを吸引することによりはんだボールをノズル先端部に吸着させる際において、常に一つのはんだボールだけを吸着させやすくすることができる。
また、トレイの上蓋部分にシャッターを設けていることにより、ノズル先端凹部以外に吸着された余分なはんだボールをすり切りし、ノズル先端部分から落下させることができるため、ほぼ確実にノズル先端部分に吸着されるはんだボールを一つにすることができる。また、ノズルをトレイから引き抜く際に、トレイ中のはんだボールが飛び出してくるおそれがないため、トレイ周りが散らかることがなく、はんだボールを節約することができる。
【００２８】
さらに、シャッターはその先端部周辺において、外側から先端側にかけてシャッターの厚さが徐々に薄くなるようなテーパー状に形成されていることにより、ノズルに対して鋭角に接触することになるので、ノズルに吸着されたはんだボールのすり切り効率が向上する。また、部材厚の小さい部分が主に変形するため、シャッター全体としての変形量が減少するので、切り込み部分に生じる隙間が小さくなり、トレイ内のはんだボールが飛び出しにくくなる。
さらにまた、シャッターをゴム製としたことにより、すべり性がよくなり、さらにすり切り効果が向上するなどといった著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】はんだボールの貼付装置の全体構成を示す説明図である。
【図２】はんだボールをノズルにより吸着させる機構を示す説明図である。
【図３】ノズル先端部の構造を示す説明図である。
【図４】トレイのシャッターの平面図である。
【図５】ノズルとシャッターとの相互の関係を示す説明図である。
【図６】シャッターの他の実施の形態を示す説明図である。
【図７】シャッターの他の実施の形態を示す平面図である。
【図８】シャッターの他の実施の形態を示す平面図である。
【図９】はんだボール貼付装置の作動状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１０はんだボール貼付装置
１２基板
２０はんだボール
２２トレイ
２２ａシャッター
２６ノズル
２６ａ外側円筒部
２６ｂ内側円筒部
２６ｃ凹部
２８カメラ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for attaching a spherical body such as a solder ball to a workpiece such as a substrate in order to mount a BGA, CSP element or the like. More specifically, the nozzle always has one spherical body such as a solder ball. The present invention relates to a spherical sticking device that can be adsorbed one by one and stuck to a workpiece.
[0002]
[Prior art]
When mounting a BGA or CSP element or the like, a method of attaching a spherical body such as a solder ball to a workpiece such as a substrate is performed by using a jig provided with a through hole in accordance with the position to which the solder ball of the substrate is attached. In many cases, the solder balls are guided to the substrate and the solder balls are attached to the substrate. In addition, since it is difficult to specify the solder ball attachment position for the prototype board, the method of confirming the solder ball attachment position through a microscope and attaching the solder ball manually is the mainstream. It was.
However, in a trial board or the like, if a jig is manufactured every time a board is prototyped, it takes too much time and cost, leading to an increase in product cost. Therefore, in order to automate the solder ball pasting operation, the nozzle that sucks the solder ball by air suction and the memory that stores the program that can recognize the pattern of the board and select the solder ball pasting position from the recognition result A solder ball pasting device provided with the device was provided.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As a result, the solder ball pasting operation has been automated, but if the solder ball becomes smaller, it becomes very lightweight, so if multiple solder balls are adsorbed to the nozzle tip due to air suction There is a problem that it is very difficult to attach the solder balls to the substrate accurately one by one.
In addition, the tray in which the solder balls are stored is provided with a nozzle entry portion, and air is sent into the tray to stir the solder balls so that the solder balls can be easily adsorbed to the nozzles. Also, there is a problem that the solder balls are blown out from the entry portion of the nozzle.
As described above, there is a problem that it is difficult to secure an accurate application work and an orderly work environment when the spherical body of a spherical body represented by a solder ball application apparatus becomes smaller.
[0004]
The present invention has been made to solve these problems, it is an object of the attachment device of the solder balls, and can be adsorbed supports only one solder ball to the nozzle, the solder balls paste operation can be performed reliably, and also to provide a solder ball attachment device for the storage tray of the solder balls makes it possible to avoid blown solder balls.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention comprises the following arrangement.
That is, a stage for supporting a work piece, a tray for containing the solder balls slightly in diameter than the solder balls, the recess having a diameter slightly shallower depth than the solder balls provided on the distal portion Te, the tray accommodating solder balls only one adsorb to, adsorbed and nozzle for attaching the solder balls to the workpiece, nozzle and bonding position and align the solder balls of the workpiece and met solder ball attachment device configured by a controller paste, said tray, said nozzle has a shutter is provided in the portion that enters, the shutter outer portion of the nozzle from the nozzle central portion A solder ball sticking device characterized in that the solder ball sticking device is formed by radially incising the head.
In addition, the control unit includes a camera for photographing the solder ball attachment position of the workpiece, an arithmetic device for processing an image captured by the camera, and a nozzle and a target based on the arithmetic result of the arithmetic device. that it comprises a workpiece positioning mechanism for aligning the position paste solder balls are solder balls sticking apparatus according to claim.
As a result, when the solder ball is attached to the substrate or the like, the suction nozzle can be brought close to the substrate or the like, so that the solder ball can be attached to the substrate accurately.
[0006]
Further, the shutter is formed in a taper shape in which the thickness of the shutter gradually decreases from the outside of the notch to the center of the notch in the vicinity of the center of the notch .
The shutter is made of rubber, and is a solder ball sticking device .
These result, there is no possibility that the solder balls are blown off from the storage tray of the solder balls. In addition, when a plurality of solder balls are likely to be attracted to the suction nozzle, the shutter acts as a scraper, so that one solder ball is always attracted to the suction nozzle.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of a spherical body sticking device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, a description will be given of an application of the present invention to a solder ball application device for attaching solder balls to a substrate.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the overall configuration of a solder ball application device. The solder ball affixing device 10 according to the present embodiment supports a belt conveyor 14 that supplies a substrate 12 as a workpiece, a stage 16 that adsorbs and fixes the substrate 12 by air, and a stage 16 that supports XY directions. A first table 18 that can be moved to a position, a tray 22 that stores solder balls 20, a second table 24 that moves the tray 22 in the Y direction, and solder balls 20 that are stored in the storage tray 22. Based on the nozzle 26 for sucking and sticking to the substrate 12, the camera 28 for photographing the wiring pattern of the substrate 12, and the image data of the wiring pattern of the substrate 12 photographed by the camera 28. And a control unit that controls attachment of the solder balls 20.
[0008]
The belt conveyor 14 is a conveying means for conveying the substrate 12 to which the solder balls 20 are attached to the vicinity of the stage 16.
The stage 16 is provided on a first table 18 that can move in the X-Y direction, and the substrate 12 can move in the X-Y direction as the first table 18 moves. Furthermore, an adsorption hole 16a for adsorbing and fixing the substrate 12 by suction of air is provided.
The solder ball 20 used in the solder ball sticking device 10 of the present embodiment has a diameter of about 0.3 mm and is stored in the tray 22. The tray 22 is placed on the second table 24 and is movable in the Y direction. The positions of the first table 18 and the second table 24 are adjusted by a control unit having an arithmetic unit or the like.
Reference numeral 28 denotes a camera. As the camera 28, a small camera represented by a CCD or the like is mainly used. The video imaged by the camera 28 is processed by an arithmetic device provided in the control unit and displayed on the monitor 30 as image data. The monitor 30 is linked with a program that enables selection of the position where the solder ball 20 is attached to the substrate 12, and is configured to be able to determine the position where the solder ball 20 is attached while viewing the monitor 30. ing.
[0009]
FIG. 2 is an explanatory view showing a mechanism for adsorbing a solder ball by a nozzle. FIG. 3 is an explanatory view showing the structure of the nozzle tip. FIG. 4 is a plan view of a tray shutter. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the mutual relationship between the nozzle and the shutter.
Reference numeral 26 denotes a nozzle for adhering and fixing the solder ball 20 by air suction and attaching it to the substrate 12. As shown in FIG. 3, the nozzle 26 is formed in a double structure in which an outer cylindrical portion 26a and an inner cylindrical portion 26b are integrally formed by bonding. The inner diameter of the outer cylindrical portion 26a is slightly larger than the diameter of the solder ball 20, and the inner cylindrical portion is smaller in diameter than the solder ball.
[0010]
A recess 26 c having an inner diameter slightly wider than the diameter of the solder ball 20 and a depth slightly shallower than the diameter of the solder ball 20 is formed at the tip of the nozzle 26 assembled in this way. Thereby, the solder ball 20 is accommodated in the recess 26c surrounded by the outer cylindrical portion 26a and the inner cylindrical portion 26b in a state where the solder ball 20 is attracted to the inner cylindrical portion 26b.
The recess 26c in the present embodiment is formed such that a part of the outer surface of the solder ball 20 protrudes from the nozzle tip in a state where the solder ball 20 is attracted to the recess 26c at the nozzle tip.
[0011]
As described above, since the nozzle 26 has a double structure in which the inner cylindrical portion 26b is drawn inside the outer cylindrical portion 26a, the nozzle 26 is used when the adsorbed solder balls 20 are attached to the substrate 12. It becomes possible to affix the solder ball 20 at a position where the front end surface of the substrate is brought close to just before the solder paste on the substrate 12. When the tip end surface of the nozzle 26 is brought close to the solder paste of the substrate 12 and air adsorption of the solder ball 20 is released, the solder ball 20 is guided by the inner side wall of the outer cylindrical portion 26a of the nozzle 26 and falls, thereby causing the solder ball 20 to fall. Can be precisely positioned and affixed to the substrate 12.
[0012]
In FIG. 2, reference numeral 22 denotes a tray for storing the solder balls 20. The tray 22 is provided with a shutter 22a through which the nozzle 26 can enter. The shutter 22a is provided at a portion corresponding to the upper lid of the tray 22 and is formed of a material having good sliding property such as silicon rubber. As shown in FIG. Cuts 22b formed in a cross-shaped plan view extending radially toward the top are provided. When the solder balls 20 are taken out from the tray 22, the nozzles 26 are caused to enter the tray 22 from the center of the notches 22b. When the nozzle 26 enters the tray 22 from the central portion of the notch 22b, the shutter 22a is elastically deformed to the state of the broken line in FIG.
[0013]
Air is constantly fed into the tray 22 from the lower part of the tray 22 by the air supply means, and the solder balls 20 are agitated. When air is sucked from the nozzle 26, the solder ball 20 is attracted to the recess 26 c at the tip of the nozzle 26. Since the solder balls 20 are very light, the solder balls 20, 20,... Are sucked into grape bunches as shown in FIG. According to the present invention, when the nozzle 26 is extracted from the tray 22, the shutter 22a is in a state of scraping the solder balls 20, 20, 20,. The adsorbed solder balls 20, 20,... Are wiped off into the tray 22. Therefore, when the nozzle 26 is pulled out from the tray 22, one solder ball 20 can be brought into a state of being attracted to the recess 26c at the tip of the nozzle.
[0014]
FIG. 6 is an explanatory view showing another embodiment of the shutter.
In the present embodiment, the thickness of the member gradually decreases from the root (outside) portion to the tip (center) portion of the shape of the periphery of the notch of the shutter 22a provided in the upper lid portion of the tray 22. It is characterized by a tapered shape. Since the portion where the thickness of the member is thin is easily deformed, when the nozzle 26 enters the tray 22 via the shutter 22a, the leading end portion of the notch of the shutter 22a ( The center portion) is deformed, and the tip end portion (center portion) portion of the cut of the shutter 22a is deformed so as to bend along the outer peripheral surface of the nozzle 26, and the deformation amount of the root (outside) portion is reduced.
[0015]
The shutter 22a is formed in a taper shape so that the thickness of the member gradually decreases from the root (outside) to the tip (center side) in the vicinity of the portion in contact with the nozzle. As a result, the shutter 22a comes into contact with an acute angle, and the sliding property with the nozzle 26 is improved. When the nozzle 26 is pulled out from the tray 22, the effect of scraping off the solder ball 20 adsorbed to the nozzle 26 is improved, thereby ensuring more certainty. In addition, the excess solder balls 20 can be removed .
[0016]
Further, if the deformation amount of the root (outside) portion of the shutter 22a is large, a gap is generated in the cut portion of the shutter 22a when the nozzle 26 is entered, and air is blown into the tray 22 to stir the solder balls 20. It is conceivable that the solder balls 20 jump out of the tray 22. If the base (outer) portion of the shutter 22a is formed thick and the deformation amount of the portion is reduced as in the present embodiment, a gap is less likely to be generated in the cut portion of the shutter 22a, and the solder balls 20 are formed from the inside of the tray 22. Can be effectively prevented from popping out.
[0017]
Further, as shown in FIG. 7, by increasing the number of cuts of the shutter 22a, the amount of deformation of the tip (center) portion of the shutter 22a is increased, and the amount of deformation of the root (outer) portion is decreased, thereby reducing the tray 22. It is possible to improve the sealing performance of the solder and the effect of scraping off the excess solder balls 20 adsorbed by the nozzle 26.
[0018]
Furthermore, the shutter 22a may have a double structure as shown in FIG. The shutter 22a in FIG. 8 has a double structure in which the upper half 22b is molded by NBR, the lower half 22c is molded by urethane, and the upper half 22b and the lower half 22c are integrally formed by adhesive or melting. It is. Further, as in the other embodiments, the shutter 22a is formed in a tapered shape so that the thickness of the member gradually decreases from the root (outside) to the tip (inside) portion.
In such a shutter 22a, the material of the upper half 22b having excellent wear resistance can be used to suppress deterioration due to contact with the nozzle 26, and the member material of the lower half 22c can be reduced. By using a high strength material, it is possible to ensure the strength and wearability of the shutter 22a. Thereby, it is possible to obtain the shutter 22a with little deterioration and high wearability, which is preferable.
[0019]
Next, a procedure for attaching the solder balls 20 to the substrate 12 by the solder ball attaching apparatus 10 according to the present invention will be described. FIG. 9 is an explanatory view showing an operating state of the solder ball application device.
First, the substrate 12 is conveyed by the belt conveyor 14 (S1). After the substrate 12 is transported to a predetermined position, it is placed on the stage 16 provided on the first table 18 and sucked and fixed by sucking air from the suction holes 16a of the stage 16 (S2).
A pattern of the substrate 12 on the stage 16 is photographed by the camera 28, and the photographed image is transmitted to an arithmetic device (not shown) (S3). The arithmetic unit analyzes the captured image and outputs the pattern of the substrate 12 to the monitor 30 (S4). The pattern output to the monitor 30 is linked with a program in the arithmetic unit that selects a position where the solder ball 20 is attached to the substrate 12, and the attachment position can be determined on the screen of the monitor 30.
[0020]
When the attaching position is determined by the operator, the tray 22 containing the solder balls 20 approaches the nozzle 26 (S5). The nozzles 26 enter the tray 22 from the shutter 22a portion of the tray 22, and air is blown from below the tray 22 by an air supply means (not shown) to stir the solder balls 20 in the tray 22. Subsequently, when the nozzle 26 sucks air, the stirred solder ball 20 is adsorbed near the tip of the nozzle 26 (S6).
While pulling out the nozzle 26 from the tray 22, the excess solder ball 20 adsorbed at the tip of the nozzle 26 is ground by the shutter 22a, and one solder ball 20 is adsorbed in the recess 26c at the tip of the nozzle 26 (S7).
[0021]
When the nozzle 26 is completely pulled out from the tray 22, the tray 22 is pulled down to the back side of the apparatus (S8). After the tray 22 is pulled down, the nozzle 26 approaches the substrate 12 attracted to the stage 16 on the first table 18, and the solder ball 20 is pasted to the solder ball 20 pasting position previously determined by the operator. (S9). The stage 16 is provided with a heater (not shown), and the solder paste on the substrate 12 is heated before the solder balls 20 are attached.
When the solder paste is sufficiently heated, the solder balls 20 of the nozzle are attached to the substrate 12. The solder ball 20 is attached directly to the substrate 12 by releasing the air suction of the nozzle 26, or by blowing compressed air or the like from the inside of the nozzle 26 onto the solder ball 20, so that the solder ball 20 is attached to the tip of the nozzle 26. The solder balls 20 are affixed to the solder paste at the affixing position of the substrate 12 away from the recess 26c.
[0022]
The solder ball 20 is separated from the nozzle 26 and freely falls to the solder paste at the attaching position. Since the solder ball 20 is very lightweight, even if there is a slight air flow, the solder ball 20 is affected, and may be displaced from a predetermined position and stick to the solder paste. Since the solder ball 20 is guided in the direction of dropping by the inner side wall of the outer cylindrical portion 26a that constitutes 26c, the solder ball 20 is less affected by the air flow, and the solder ball 20 is pinned to the position of the solder paste on the substrate 12. It becomes possible to paste with points. By repeating the above operations (S1 to S9), the solder balls 20 are attached to all predetermined positions of the substrate 12.
The operation of each movable part described above is controlled by a control unit (not shown).
[0023]
After the solder balls 20 are attached to all the predetermined positions of the substrate 12, the substrate is imaged again by the camera 28 (S10). The captured image is transmitted to an arithmetic device (not shown), and the arithmetic device analyzes the captured image and outputs the state of the substrate 12 to the monitor 30 (S11). Accordingly, it is possible to check whether the solder ball 20 is attached to a predetermined position of the substrate 12 and the attached state of the solder ball 20, so that a high-quality substrate 12 can be manufactured. is there.
[0024]
As described above, according to the solder ball sticking device to which the present invention is applied, the number of solder balls 20 to be adsorbed on the nozzle tip can always be one. Solder balls 20 can be attached. Further, by providing the shutter 22a, the solder ball 20 that is excessively adsorbed by the nozzle 26 can be ground and dropped into the tray 22, and when the nozzle 26 is pulled out from the tray 22, the nozzle 26 The excessively adsorbed solder balls 20 are not scattered.
[0025]
The solder ball affixing device 10 according to the present invention is not limited to the embodiment described above. For example, if the conveyance unit such as the belt conveyor 13 is omitted and a semi-automatic apparatus for manually placing the workpiece on the stage 16 is used, the manufacturing cost of the main body can be suppressed. Further, the nozzle 26 may be formed as a single unit instead of bonding a plurality of members. Further, the shutter 22a may be provided not on the upper lid portion of the tray 22 but on the side wall portion, and as described in the embodiment, the shutter 22a is not only formed by cutting a single rubber plate, but also a small rubber plate. The shutter 22a may be formed by wrapping a plurality of sheets. Furthermore, the present invention can be sufficiently configured even when the shutter is made of plastic, metal, or the like. Of course, the embodiment may be changed without departing from the spirit of the invention.
[0027]
【The invention's effect】
And an inner width slightly wider than the solder balls to the nozzle tip, by providing a recess having a slightly shallower depth than the solder balls, to enter the nozzle to the tray of the solder balls are numerous housing, aspirating the air Thus, when the solder ball is attracted to the tip of the nozzle, it is always easy to attract only one solder ball .
In addition, by providing a shutter on the top lid of the tray, it is possible to scrape off excess solder balls that have been adsorbed to areas other than the nozzle tip recesses and drop them from the nozzle tip so that they are almost certainly attracted to the nozzle tip. One solder ball can be made. Further, when the nozzle is pulled out from the tray, there is no possibility that the solder ball in the tray pops out, so that the periphery of the tray is not scattered and the solder ball can be saved.
[0028]
Furthermore, since the shutter is formed in a taper shape so that the thickness of the shutter gradually decreases from the outer side to the front end side in the vicinity of the tip portion, the nozzle comes into contact with the nozzle at an acute angle. The efficiency of chipping of solder balls adsorbed on the solder improves. Further, since the portion having a small member thickness is mainly deformed, the amount of deformation of the entire shutter is reduced, so that a gap generated in the cut portion is reduced and the solder balls in the tray are difficult to jump out.
Furthermore, since the shutter is made of rubber, the sliding property is improved, and the effect of improving the wear-out effect is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an overall configuration of a solder ball application device.
FIG. 2 is an explanatory view showing a mechanism for adsorbing a solder ball by a nozzle.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the structure of a nozzle tip.
FIG. 4 is a plan view of a tray shutter.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a mutual relationship between a nozzle and a shutter.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing another embodiment of the shutter.
FIG. 7 is a plan view showing another embodiment of the shutter.
FIG. 8 is a plan view showing another embodiment of the shutter.
FIG. 9 is an explanatory view showing an operating state of the solder ball application device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Solder ball sticking apparatus 12 Board | substrate 20 Solder ball 22 Tray 22a Shutter 26 Nozzle 26a Outer cylindrical part 26b Inner cylindrical part 26c Recess 28 Camera

Claims

A stage for supporting a work piece, a tray for containing the solder balls slightly in diameter than the solder balls, the recess having a diameter slightly shallower depth than the solder balls provided in the tip portion, the tray solder balls only one adsorb to, adsorbed and nozzle for attaching the solder balls to the workpiece, the nozzle by aligning the bonding position of the solder balls of the workpiece It met composed of solder balls sticking device by a control unit to be pasted,
Solder the tray, said nozzle has a shutter is provided in the portion that enters, said shutter, characterized in that the cuts radially toward from said nozzle central portion to the outer portion of the nozzle is provided Ball sticking device.

The control unit has a camera for photographing the position where the solder ball of the workpiece is pasted, an arithmetic device for processing an image photographed by the camera, and a nozzle and the workpiece based on the arithmetic result of the arithmetic device solder balls sticking apparatus according to claim 1, characterized in that it comprises a positioning mechanism for aligning the position paste solder balls.

3. The solder ball sticking device according to claim 1, wherein the shutter is formed in a taper shape in which the thickness of the member gradually decreases from the outside of the notch to the center of the notch around the center of the notch .

The shutter solder balls sticking apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein Rukoto a rubber.