JP2007276065A - Substrate adsorption holding device and manufacturing device of wiring substrate unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配線基板を吸着しつつこれを保持する基板吸着保持装置、及びこの基板吸着保持装置を備え、複数の配線基板をユニット化して配線基板ユニットを製造するための配線基板ユニットの製造装置に関する。 The present invention includes a substrate suction holding device that holds a wiring board while holding it, and a wiring board unit manufacturing apparatus that includes the substrate suction holding device and manufactures a wiring board unit by unitizing a plurality of wiring boards. About.
フィルム状のフレキシブル基板や比較的に薄いリジッド基板などを取り扱う電子部品の製造工程においては、このような基板に生じ得る反りの解消や基板の位置決め精度の向上を図るために基板保持装置が利用されている。 In the manufacturing process of electronic components that handle film-like flexible substrates and relatively thin rigid substrates, a substrate holding device is used to eliminate warpage that can occur in such substrates and to improve the positioning accuracy of the substrates. ing.
このような装置の一例として、コイルバネにより付勢される複数の吸盤に吸着した反りのある基板を、プランジャの駆動力によって、上記のコイルバネの付勢力に抗しつつ平坦なステージ上に押圧し反りを解消できるようにした基板保持装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 As an example of such an apparatus, a warped substrate adsorbed by a plurality of suction cups urged by a coil spring is pressed and warped on a flat stage against the urging force of the coil spring by the driving force of the plunger. There is known a substrate holding device that can solve the problem (for example, see Patent Document 1).
また一方で、基板を載置するテーブル上に穿孔された複数の真空吸引孔内に、通気孔を有する先端が末拡がりの複数の吸着パッドをそれぞれ埋設し、さらに、真空吸引を行うことで、上記のテーブル上に吸着パッドを介して基板を吸着保持できるようにした基板保持装置なども提案されている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、上述した文献1の装置は、各吸盤により吸着保持した基板を平坦なステージ上に押圧して初めて、基板の平面精度が得られる仕様となっているため、吸着保持された基板が空間上に持ち上げられた状態では、吸盤間の平面精度(個々の吸盤に吸着された基板の平面精度)を保障することが困難である。したがって、この文献1の装置は、前記のように持ち上げた状態の基板に対し一定以上の平面精度を確保したい場合などにおいて課題を抱えている。また、文献2の装置は、先端が末拡がりの吸着パッドの変形可能領域として、真空吸引孔の開口部に座ぐり部分が確保されているが、この座ぐり部分に基板が引き込まれて基板に反りが生じ得る要因となる。 However, since the apparatus of Document 1 described above has a specification that the flatness of the substrate can be obtained only after the substrate sucked and held by each suction cup is pressed onto a flat stage, the sucked and held substrate is in space. It is difficult to ensure the planar accuracy between the suction cups (the planar accuracy of the substrates adsorbed to the individual suction cups). Therefore, the apparatus of this document 1 has a problem in the case where it is desired to ensure a certain level of planar accuracy for the substrate in the lifted state as described above. Further, in the apparatus of Document 2, a counterbore portion is secured in the opening of the vacuum suction hole as a deformable region of the suction pad whose tip is widened. This is a factor that can cause warping.
そこで本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、配線基板の表面形状をより平坦にした状態でこの配線基板を確実に吸着保持できる基板吸着保持装置及びこれを備えた配線基板ユニットの製造装置の提供を目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and a substrate suction holding device that can securely hold the wiring board in a state where the surface shape of the wiring board is flattened and a wiring having the same An object of the present invention is to provide a substrate unit manufacturing apparatus.
上記目的を達成するために、本発明に係る基板吸着保持装置は、配線基板の表面を当接させる基板当接面とこの基板当接面に開口する吸気穴とが形成された基板当接部材と、前記吸気穴につながる内部吸気路を開口させた基板吸着面を有し、前記吸気穴の開口端から前記基板吸着面を突出させた状態で前記吸気穴内に配置され、かつ吸気作用により収縮可能な部位を備える基板吸着部材と、前記基板吸着部材を吸引して前記配線基板を吸着させた前記基板吸着面が前記基板当接面に対して同一平面となるように前記吸気穴内の吸気を行う吸気機構と、を具備することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a substrate suction holding apparatus according to the present invention includes a substrate contact member having a substrate contact surface that contacts the surface of the wiring board and an intake hole that opens to the substrate contact surface. And a substrate suction surface that opens an internal intake passage leading to the suction hole, is disposed in the suction hole with the substrate suction surface protruding from the opening end of the suction hole, and contracts by the suction action A substrate adsorbing member having a possible portion and an air intake in the air intake hole such that the substrate adsorbing surface that adsorbs the wiring substrate by sucking the substrate adsorbing member is flush with the substrate abutting surface. And an intake mechanism for performing the operation.
すなわち、本発明は、吸気穴を通じての吸気により、基板吸着部材越しに基板吸着面に配線基板を吸着しつつ基板吸着面が基板当接面に対して同一平面となるように基板吸着部材を収縮させて、配線基板を全体的に基板当接面に当接及び吸着させることができる。これにより、本発明によれば、基板当接面に倣わせて配線基板の表面形状を平坦化した状態でこの配線基板を確実に吸着保持することができる。 That is, according to the present invention, the substrate suction member is contracted so that the substrate suction surface is flush with the substrate contact surface while suctioning the wiring board to the substrate suction surface through the substrate suction member by suction through the suction hole. Thus, the wiring board can be brought into contact with and adsorbed to the board contact surface as a whole. Thus, according to the present invention, the wiring board can be reliably sucked and held in a state where the surface shape of the wiring board is flattened along the board contact surface.
上記の基板吸着部材は、例えば多孔質構造で、かつ弾性変形可能な部材が好適であり、その構成材料としては、内部吸気路として機能する複数の空孔を持つ例えばスポンジゴムなどが例示される。また、このスポンジゴム製の基板吸着部材は、吸気機構による吸気により収縮が生じる際に、基板吸着面としての突出端が基板当接面に対してほぼ同一平面となる状態で、弾性限界になるように形成されていることが好ましい。 The substrate adsorbing member is preferably a member having a porous structure and capable of being elastically deformed, and examples of the constituent material thereof include sponge rubber having a plurality of holes functioning as an internal air intake passage. . Further, this sponge rubber substrate adsorbing member has an elastic limit in a state where the protruding end as the substrate adsorbing surface is substantially flush with the substrate abutting surface when contraction occurs due to intake by the intake mechanism. It is preferable to be formed as described above.
さらに、前記基板吸着部材は、前記吸気穴内に進退自在に配置された一方の端面に前記基板吸着面を有し、かつ内部吸気路としての貫通穴を備える筒状部材と、前記吸気穴の開口端から当該基板吸着面が突出するように前記筒状部材を付勢する弾性変形可能な付勢部材と、からなるユニット部品で構成することもできる。この場合、前記基板当接部材の前記基板当接面に対して前記基板吸着面が同一平面になる位置で、前記筒状部材と接触して前記筒状部材が後退する方向の移動を阻止するストッパ部を設けることが望ましい。 Further, the substrate suction member has a cylindrical member having the substrate suction surface on one end face disposed so as to be able to advance and retreat in the suction hole and having a through hole as an internal suction passage, and an opening of the suction hole. An elastically deformable urging member that urges the cylindrical member so that the substrate attracting surface protrudes from the end can also be configured as a unit component. In this case, at the position where the substrate suction surface is flush with the substrate contact surface of the substrate contact member, the cylindrical member is prevented from moving in a direction in which the cylindrical member is retracted by contacting the cylindrical member. It is desirable to provide a stopper portion.
また、本発明の基板吸着保持装置は、フレキシブル基板などを吸着保持する場合に好適である。さらに、本発明の基板吸着保持装置は、前記基板当接部材の前記吸引孔内に配置された前記基板吸着部材とともに前記基板当接部材を三次元方向に移動させる移動機構を備えるものであってもよい。 The substrate suction holding apparatus of the present invention is suitable for holding a flexible substrate or the like by suction. Furthermore, the substrate suction holding apparatus of the present invention includes a moving mechanism for moving the substrate contact member in a three-dimensional direction together with the substrate suction member disposed in the suction hole of the substrate contact member. Also good.
ここで、配線基板ユニットの製造装置に対し、このような基板吸着保持装置を搭載した場合には、配線基板の表面形状を極力フラットにし、かつ確実に配線基板を保持した状態で、配線基板上の例えば端子間接続用の突起部の位置検出などを適切に行えるので、ユニット化すべき配線基板どうしを高精度に位置決めすることができる。 Here, when such a substrate suction holding device is mounted on the wiring board unit manufacturing apparatus, the surface shape of the wiring board is made as flat as possible and the wiring board is securely held on the wiring board. Since, for example, the position detection of the projections for connecting the terminals can be appropriately performed, the wiring boards to be unitized can be positioned with high accuracy.
このように本発明によれば、配線基板の表面形状を極力平坦にした状態でこの配線基板を確実に吸着保持することが可能な基板吸着保持装置及びこれを備えた配線基板ユニットの製造装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, there is provided a substrate suction holding device capable of reliably suction-holding a wiring board in a state in which the surface shape of the wiring board is made as flat as possible, and a wiring board unit manufacturing apparatus provided with the same. Can be provided.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき説明する。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る配線基板ユニット製造装置を概略的に示す図であり、図2は、この配線基板ユニット製造装置の構成を機能的に示すブロック図である。
図1に示すように、配線基板ユニット製造装置1は、リジッド基板23(リジッド基板アッセンブリ25)及びフレキシブル基板27を互いに組み付ける基板組付ステーション3と、この基板組付ステーション3に供給されるフレキシブル基板27が置かれるフレキ載置ステーション5と、基板組付ステーション3に供給されるリジッド基板23が置かれるリジッド基板供給ステーション(図示せず)とを備える。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a wiring board unit manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram functionally showing the configuration of the wiring board unit manufacturing apparatus.
As shown in FIG. 1, the wiring board unit manufacturing apparatus 1 includes a
また、配線基板ユニット製造装置1には、図2に示すように、リジッド基板ハンドリング装置(以下「リジッドハンド」と記述)11と、基板吸着保持装置として機能するフレキシブル基板ハンドリング装置(以下「フレキハンド」と記述)9と、CCD(Charge Coupled Device)などを備え、端子位置検出手段として機能するリジッド位置測定カメラ10及びフレキ位置測定カメラ17並びに画像処理装置20と、固着手段としての機能を有する仮止め用加熱装置19と、システムコントローラ18とが設けられている。上記の画像処理装置20は、リジッド位置測定カメラ10及びフレキ位置測定カメラ17により捕捉された映像を画像処理する。また、上記仮止め用加熱装置19を用いて行われる仮止め(仮固着)工程の後段の処理工程(本固着工程)で用いられる機器として、仮止め用加熱装置19とともに固着手段として機能する真空多段プレス機(図示せず)が設けられている。
In addition, as shown in FIG. 2, the wiring board unit manufacturing apparatus 1 includes a rigid board handling apparatus (hereinafter referred to as “rigid hand”) 11 and a flexible board handling apparatus (hereinafter referred to as “flexible hand”) that functions as a board suction holding apparatus. 9), a CCD (Charge Coupled Device), etc., and a rigid
フレキ載置ステーション5には、基板組付ステーション3側へ供給されるフレキシブル基板(フレキシブルプリント配線板)27を載置しておくための領域である。フレキ載置ステーション5には、フレキ載置台15が設置されており、さらに、そのフレキ載置台15の上には、複数枚のフレキシブル基板(フレキシブルプリント配線板)27を載置可能なフレキ載置用トレー77が配置されている。基板供給ステーションは、単数枚又は複数枚のリジッド基板23を基板支持枠(基板支持用のフレーム)21に接合して構成されるリジッド基板アッセンブリ25を基板組付ステーション3側へ供給するために設けられている。
The
システムコントローラ18は、配線基板ユニット製造装置1の全体的な機器制御を統括して行う制御部であって、CPU、RAM、ROMなどを内蔵する。ROMには、CPUが行う各種制御や演算のためのパラメータや、リジッド基板アッセンブリ25とフレキシブル基板27とを組み付けるための基板組付プログラムなどが記憶されている。CPUは、ROMから例えば上記基板組付プログラムを読み込んで命令文を解釈し、RAMのメモリ空間を用いてこのプログラムを実行する。なお、このような基板組付プログラム(ソフトウェア)に代えて、配線基板ユニット製造装置全体の統括的な動作制御を各種電子部品で実現するハードウェアによって構成してもよい。
The
また、システムコントローラ18は、上記リジッド位置測定カメラ10及びフレキ位置測定カメラ17によって捕捉されたリジッド基板アッセンブリ25及びフレキシブル基板27の映像を基に演算処理を行い、例えば二軸方向(X1−X2方向及びY1−Y2方向)における仮想空間上のXY座標位置を取得(認識)する。また、システムコントローラ18は、リジッド基板アッセンブリ25及びフレキシブル基板27をそれぞれハンドリングするリジッドハンド11及びフレキハンド9を、三軸方向(X1−X2方向、Y1−Y2方向、Z1−Z2方向)及びこれらの基板表面に沿った(水平面を基準面とした)回転方向(θ1−θ2方向)の移動制御(位置決め制御)を行う。さらに、システムコントローラ18は、仮止め用加熱装置19の三軸方向の移動制御及び加熱温度の制御を行う。また、本固着手段として機能する上記真空多段プレス機は、図示しない制御部によってそのプレス圧及び加熱温度が制御される。
The
基板組付ステーション3は、組付台14を備えており、この組付台14上でリジッド基板23(リジッド基板アッセンブリ25)とフレキシブル基板27とを互いに固着し配線基板ユニットとしての配線基板ユニット(フレキシブル・リジッド配線板)31を作製するための領域である。リジッド基板アッセンブリ25は、基板供給ステーションから基板組付ステーション3側へリジッドハンド11によって搬送されつつリジッド位置測定カメラ10によって搬送位置を検出され組付台14上の所定位置に載置(位置決め)される。
The
一方、フレキシブル基板27は、フレキ載置ステーション5側から基板組付ステーション3側へフレキハンド9によって搬送されつつフレキ位置測定カメラ17によって搬送位置を検出され、組付台14上のリジッド基板アッセンブリ25に対して位置決めされる。組付台14上で互いに位置決めされたリジッド基板アッセンブリ25とフレキシブル基板27とは、仮止め用加熱装置19によって、まず、仮止め(フレキシブル基板27の端縁の主に樹脂部分がリジッド基板アッセンブリ25にスポット溶着)され、さらに真空多段プレス機によって互いが強固に加熱溶着される。
On the other hand, the
ここで、本実施形態の配線基板ユニット製造装置1により製造される配線基板ユニットの構成を図3a〜図3c及び図4に例示する。ここで、図3a〜図3cは、配線基板ユニットの製造工程の一例を示す断面図、図4は、配線基板ユニット製造装置1により製造可能な配線基板ユニットの一例を示す平面図である。 Here, the structure of the wiring board unit manufactured by the wiring board unit manufacturing apparatus 1 of this embodiment is illustrated in FIGS. 3a to 3c and FIG. Here, FIGS. 3 a to 3 c are cross-sectional views showing an example of the manufacturing process of the wiring board unit, and FIG. 4 is a plan view showing an example of the wiring board unit that can be manufactured by the wiring board unit manufacturing apparatus 1.
図3aに示すように、リジッド基板23は、例えば、ビー・スクエア・イット[B2it](登録商標)などの層間接続法を用い、ガラス−エポキシ系プリプレグなどで構成された複数の絶縁層57どうしの間を挟む位置にある導体パターン(ランド部53、56を含む)を垂直配線部55で層間接続して構成された例えば8層のプリント配線板である。また、各リジッド基板23は、フレキシブル基板27(の導体バンプ51)との接続部分である当該基板本体の辺部の端縁に座繰り加工を施し、接続すべきフレキシブル基板27の厚さと同等もしくはそれよりも深く座繰って接続端子となる上記ランド部(接続パッド部)53を形成した段差部47を有する。
As shown in FIG. 3 a, the
一方、フレキシブル基板27は、図3bに示すように、例えばポリイミド製の基材フィルム58の各面に各々形成された導体パターン(接続端子部27bを含む)を垂直配線部で層間接続して構成された例えば2層のフレキシブルプリント配線板である。さらに、フレキシブル基板27には、接続端子部27b上に例えば銀ペーストなどの導電性物質により端子間接続用の突起部としての導体バンプ51が形成されている。フレキシブル基板27では、この導体バンプ51の形成面側(図3c中の下側)に、当該導体バンプ51の先端が外部に突き出す(露出する)ようにガラス−エポキシ系のプリプレグ54が積層配置されている。
On the other hand, as shown in FIG. 3 b, the
さらに、図3cに示すように、これら(二つの)リジッド基板23とフレキシブル基板27とは、仮止め用加熱装置19による仮止め後、真空多段プレス機によって互いが固着される。ここで、フレキシブル基板27の導体バンプ51が塑性変形してリジッド基板23側のランド部53と電気的且つ機械的に接続されるとともに、フレキシブル基板27側のプリプレグ54がリジッド基板23の絶縁層と加熱融着される。ここで、上記した段差部47は、フレキシブル基板27の主面(図3c中の上面)とリジッド基板23の主面とを実質的に等高若しくはこれよりも低位置に配置したかたちで、互いを接合することができ、これにより、部品実装の際や後工程で行われ得るスクリーン印刷の際などに、フレキシブル基板27の主面が障害となることを阻止できる。
Further, as shown in FIG. 3 c, the (two)
次に、図4に例示された配線基板ユニットについて説明する。図4に示す配線基板ユニット(フレキシブル・リジッド配線板)31では、基板支持枠21に、リジッド基板23を、段差部47が互いに対向するように配置し、各リジッド基板23の対向する段差部47に跨って、フレキシブル基板27が取り付けられている。
Next, the wiring board unit illustrated in FIG. 4 will be described. In the wiring board unit (flexible / rigid wiring board) 31 shown in FIG. 4, the
また、図4に示すように、基板支持枠21には、リジッド位置測定カメラ10及びフレキ位置測定カメラ17によるリジッド基板23の位置測定に用いることの可能な基準マーク41、42、43、44、45、46が、パターン形成されている。基準マーク41、42は、基板支持枠21本体(若しくはアッセンブリ品)の位置決め基準として用いられる。また、基準マーク43、44、45、46は、基板支持枠21に対して取り付けられる個々のリジッド基板23の取り付け位置の位置決め基準として適用可能である。
Further, as shown in FIG. 4, the
次に、上記したフレキシブル基板27を好適に載置するためのフレキ載置用トレー77の構造を図5に基づき説明する。ここで、図5は、フレキシブル基板27が載置された状態のフレキ載置用トレー77を示す断面図である。同図に示すように、フレキ載置用トレー77には、フレキシブル基板27の搭載部分に、導体バンプ51の外形部分を避けるように凹まされた凹部79を有するフレキ支持部材78が設けられている。このフレキ載置用トレー77では、この凹部79により導体バンプ51との物理的な干渉(接触)が回避されるため、導体バンプ51が破損してしまうことが防止され、導体バンプ51が接合される導通部分の接続信頼性を向上させることができる。
Next, the structure of the flexible mounting
さらに、フレキハンド9及び仮止め加熱装置19並びにリジッド位置測定カメラ10及びフレキ位置測定カメラ17の構成を図6a〜図6d、図7、図8及び図9に基づいて簡易的に説明する。ここで、図6a〜図6dは、リジッド基板23とフレキシブル基板27との仮止め(仮固定)の工程を示す斜視図であり、図7は、フレキハンド9と仮止め用加熱装置19との構成及び機能を簡易的に説明するための図である。また、図8は、配線基板ユニット製造装置1によるリジッド基板のランド部とフレキシブル基板の導体バンプとの位置検出について説明するための図であり、さらに、図9は、図8のリジッド基板とフレキシブル基板との位置決め及びこれらの基板どうしの仮止めについて説明するための図である。
Further, the configurations of the
図6a〜図6dに示すように、リジッド基板23とフレキシブル基板27との仮止めは、リジッド基板23の段差部47に設けられたランド部53と、フレキシブル基板27の導体バンプ51とを位置合わせした後、仮固着手段として機能する仮止め用加熱装置19の先端部19aでフレキシブル基板27のコーナ部分の端縁27aをリジッド基板23側の段差部47にスポット熱融着することで行われる。詳細には、図6dに示す熱融着部分27cとは、フレキシブル基板27の導体バンプ51を貫通させたプリプレグ54がリジッド基板23側の段差部47と熱融着される部位である(図3c、図9参照)。
As shown in FIGS. 6 a to 6 d, the temporary fixing between the
なお、図7において、ハンドリングしたフレキシブル基板27のコーナ部分の端縁27aをスポット熱融着するために、仮止め用加熱装置19を矩形状に形成されたフレキハンド9の四隅に各々配置してもよいし、1台の仮止め用加熱装置19を四隅に順次移動させてもよいし、例えばフレキハンド9の内部に加熱装置を設けるようにしてもよい。この加熱装置としては、電熱線によるコンスタントヒート、セラミックヒータ、及びパルスヒータなどが挙げられ、例えばスプリングなどを介して組み込む構造が例示される。また、図7において、フレキハンド9の四隅に上記パルスヒータを適用する場合には、個々のヒータどうしの配線を直列に接続することが望ましい。これにより、上記加熱装置にタングステン、チタン等の金属材料を用いた場合、比較的太い導通線が必要となる当該パルスヒータの配線の簡略化を図ることができる。
In FIG. 7, in order to perform spot heat fusion of the
さらに、ここで、これらリジッド基板23とフレキシブル基板27とを固着する場合には、互いに固着されるべき配線基板どうしの端子部間(つまりリジッド基板23のランド部53と、フレキシブル基板27の導体バンプ51との端子部間)若しくはその周辺部(コーナ部分の端縁27a)の少なくとも一方に、超音波ウェルダなどによる超音波振動、又はこの超音波振動よりも高い周波数の高周波の振動を付与することにより、これら配線基板どうしを互いに固着してもよい。また、これに代えて、互いに固着されるべき配線基板どうしの端子部間に位置する導体バンプ51若しくはその周辺部(コーナ部分の端縁27a)の少なくとも一方に、電磁誘導加熱を施すか、又はマイクロ波或いはレーザーを含む電磁波、若しくは電波、赤外線、可視光線、紫外線、X線、若しくはγ線を含む電磁波を供給することにより、これらの配線基板どうしを互いに固着するようにしてもよい。
Further, here, when the
また、フレキハンド9は、図7〜図9に示すように、フレキシブル基板27の第1及び第2の主面のうち、いずれか一方の主面(本実施形態では図8中の上側の面)12のその中央部分を少なくとも吸着(本実施形態では図7に示すようにフレキシブル基板27の四隅を除くほぼ全面を吸着)しつつ該配線基板を三次元方向に搬送する、例えば縦横に配置された複数のリニアガイドやリニアモータなどの移動(搬送)機構を備える面吸着型のハンドリング装置である。フレキハンド9は、後に詳述する基板当接部材33と、この基板当接部材33を上方から吊持する吊持部36とを備える。
Further, as shown in FIGS. 7 to 9, the
また、基板当接部材33は、ほぼ矩形状に形成されており、ハンドリングしたフレキシブル基板27のコーナ部分の端縁27aをスポット熱融着し易いように、それぞれの四隅を面取り加工した面取り部9dが設けられている。このフレキハンド9は、面吸着型の装置であるため、剛性の低いフレキシブル基板であっても、3軸方向及びθ1−θ2方向への搬送時に、その搬送姿勢に傾きが生じてしまうことなどを極力抑えることができ、これにより、フレキシブル基板の導体バンプ部分の位置決め精度を向上させることができる。ここで、図7に示す上記フレキハンド9と仮止め用加熱装置19とは、単一のユニット装置として構成されており、一方で、これらフレキハンド9及び仮止め用加熱装置19は、各々が独立して動作することが可能となっている。
Further, the
さらに、ここでリジッドハンド11についての説明を図1に基づき説明する。
同図1に示すように、リジッドハンド11は、上述したように、リジッド基板アッセンブリ25や配線基板ユニット31を例えば保持しつつ、リジッド基板供給ステーションと基板組付ステーション3との間を往復移動する動作を主に行う。リジッド基板アッセンブリ25及び配線基板ユニット31の保持機構は、例えばフレキハンドなどと同様に吸着機構やクランプ機構などが例示される。また、リジッドハンド11においても、基板組付ステーション3の組付台14上の所定位置にリジッド基板アッセンブリ25を高精度に位置決めして載置する必要があるため、三軸方向(X1−X2方向、Y1−Y2方向、Z1−Z2方向)及び基板表面に沿って(水平面を基準面として)θ1−θ2方向に回転可能に構成されている。また、リジッドハンド11で保持している配線基板のチルト方向の傾きを修正できるように、このリジッドハンド11にチルト方向への回動を可能とする機構を設けてもよい。
Further, the explanation of the
As shown in FIG. 1, the
次に、リジッド位置測定カメラ10及びフレキ位置測定カメラ17の詳細な構成、並びにこれらの測定カメラによるフレキハンド9及びリジッドハンド11の移動制御について説明する。
すなわち、図1及び図8に示すように、フレキ位置測定カメラ17は、フレキ載置ステーション5と、基板組付ステーション3との間若しくは各々の内部に設けられており、突起部である導体バンプ51を下向きにした状態でフレキハンド9によって、フレキ載置ステーション5側から基板組付ステーション3側へ搬送されるフレキシブル基板27の導体バンプの先端部の位置を直接検出することが可能となっている。
Next, detailed configurations of the rigid
That is, as shown in FIGS. 1 and 8, the flexible
つまり、フレキ位置測定カメラ17は、フレキ載置ステーション5と基板組付ステーション3との間から、配線基板ユニット製造装置本体の下方側から上方向(Z1方向)のエリアの映像を捕捉することが可能となっている。また、フレキ位置測定カメラ17を、配線基板ユニット製造装置本体の上方側に設置し、フレキシブル基板27の導体バンプ51を上方側にした状態で移動させ、導体バンプ51の位置測定後に、フレキシブル基板27の表裏を反転して基板組付ステーション3で組み付けを行うようにしてもよい。
That is, the flexible
一方、リジッド位置測定カメラ10は、図1及び図8に示すように、基板組付ステーション3の組付台14の上面と対向する位置、つまり組付台14の上方に配置されている。したがって、リジッド位置測定カメラ10は、組付台14の上方から下方側のエリアの映像を捕捉することが可能となっている。これにより、リジッドハンド11を通じて、リジッド基板供給ステーション側から基板組付ステーション3へと載置されるリジッド基板23の段差部47に形成されたランド部53の位置を直接検出することが可能となっている。
On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 8, the rigid
詳細には、上記リジッド位置測定カメラ10及びフレキ位置測定カメラ17によって各々検出されたフレキシブル基板27上の導体バンプ51の先端部の位置情報、及びリジッド基板23(リジッド基板アッセンブリ25)上のランド部53の位置情報は、システムコントローラ18に入力される。システムコントローラ18は、これらの位置情報に基づいて、コントローラ自身が把握可能な例えば2軸方向(X1−X2方向及びY1−Y2方向)におけるXY座標位置を演算により求めこの位置を認識する。ここで、上述したフレキハンド9及びリジッドハンド11及びカメラの移動機構は、1軸の光学式若しくは磁気式のリニアスケールを多数組み合わせて構成した位置検知用のスケールや、また干渉縞などを検出するためのピックアップを備えており、システムコントローラ18の制御下で、ハンドリングしているリジッド基板23(リジッド基板アッセンブリ25)及びフレキシブル基板27に対して例えばμmオーダ以下の高精度な位置決めを実現する。
Specifically, the positional information of the tip of the
また、上記構成に代えてボールねじに光学式若しくは磁気式のロータリーエンコーダを取り付けた位置検出手段やレーザー干渉計などを用いてもよい。また、基板どうしの位置決めの際には、リジッド基板23(リジッド基板アッセンブリ25)側を移動させてもよいし、また、これに代えて、フレキシブル基板27側を移動させるようにしてもよいし、さらにまたリジッド基板23とフレキシブル基板27との双方を移動させて互いの位置決めを行うようにしてもよい。
Further, in place of the above configuration, a position detecting means in which an optical or magnetic rotary encoder is attached to a ball screw, a laser interferometer, or the like may be used. Further, when positioning the substrates, the rigid substrate 23 (rigid substrate assembly 25) side may be moved. Alternatively, the
さらに、リジッド位置測定カメラ10及びフレキ位置測定カメラ17を適用した図8に示すレイアウトは、実際に接続すべき、フレキシブル基板27に設けられた接続端子部27b上の導体バンプ51の位置(図3b参照)と、リジッド基板23(リジッド基板アッセンブリ25)上のランド部53の位置とを直接的に検出しているので、フレキシブル基板27とリジッド基板23との位置合せを高精度に行うことができる。
Furthermore, the layout shown in FIG. 8 to which the rigid
すなわち、このように構成されたフレキハンド9及びリジッドハンド11は、上記の基板組付プログラムが実行されるシステムコントローラ18の制御下で、図9に示すように、組付台14上において、リジッド位置測定カメラ10及びフレキ位置測定カメラ17により位置検出された導体バンプ51及びランド部53どうしが互いに対向して接触する位置で、一対のリジッド基板23とフレキシブル基板27との位置決めを行う。また、仮止め用加熱装置19は、図6c、図6d及び図9に示すように、上記のように位置決めされたフレキシブル基板27及びリジッド基板23(リジッド基板アッセンブリ25)どうしを仮止め用加熱装置19を介して仮固定する。
That is, the
次に、本実施形態の配線基板ユニット製造装置1が備えるフレキハンド9の特徴的構成について図10及び図11a〜図11cに基づき説明を行う。ここで、図10は、このフレキハンド9の内部構造を示す断面図である。また、図11aは、フレキ載置用トレー77に載置されたフレキシブル基板27をフレキハンド9が吸着する直前の作用を説明するための断面図であり、図11bは、フレキ載置用トレー77に載置されたフレキシブル基板27をフレキハンド9の基板吸着部材32が吸着した瞬間の状態を示す断面図である。さらに、図11cは、フレキハンド9の基板吸着部材32に吸着させたフレキシブル基板27の一方の主面12を全体的に基板当接部材33に吸着させている状態を示す断面図である。
Next, a characteristic configuration of the
すなわち、フレキハンド9は、図10及び図11a〜図11cに示すように、上述した基板当接部材33と、基板吸着部材32と、吸気機構71とから主に構成される。基板当接部材33には、フレキシブル基板27の一方の主面12(導体バンプ51が形成されていない側の主面)を当接させる基板当接面64と、この基板当接面64に開口する段付きの吸気穴34とが形成されている。この段付きの吸気穴34は、例えば大小の各径の穴部がそれぞれ円筒状に形成されており、大径の穴部35は、一端部が基板当接面64側に開口し、他端部が小径の穴部72の一端部につなげられている。
That is, as shown in FIGS. 10 and 11 a to 11 c, the
小径の穴部72は、その他端部が、吊持部36内に穿孔された穴部を介して上記吸気機構71に接続されている。また、基板当接面64は、フレキハンド9全体の底面側に設けられており、その面全体が平坦に形成されている。これにより、一方の主面12側を当接させるフレキシブル基板27は、平坦な基板当接面64に倣ってその表面形状が平坦化される。
The other end portion of the small-
一方、基板吸着部材32は、天然ゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、シリコンゴムなどを原料とするスポンジゴムで形成されている。また、基板吸着部材32は、例えば円筒状に形成されており、吸気穴34の大径の穴部35の開口端から、(自身に負荷の加わっていない場合)基板吸着面63を突出させた状態で吸気穴34の穴部35内に配置されている。スポンジゴム製の基板吸着部材32は、内部の複数の空孔が、吸気穴34内につながるとともに基板吸着面63に開口する内部吸気路として実質的に機能し、上記の基板吸着面63には、フレキシブル基板27の一方の主面12側が吸着される。さらに、基板吸着部材32は、基板吸着面63と相異なる端面が、吸気穴34の段差面(座面)95に接着剤などを介して接合されている。
On the other hand, the
また、吸気機構71による吸気作用により基板吸着部材32が矢印Z1方向に容易に弾性変形して収縮できるように、基板吸着部材32の周面(側面)と吸気穴34の穴部35の内壁面との間には所定のクリアランス38が形成されている。さらに、吸気機構71は、基板吸着部材32を吸引してフレキシブル基板27の一方の主面12の一部を吸着させた基板吸着面63が基板当接面64に対して同一平面となるように、吸気穴34内を矢印Z1方向に吸気するコンプレッサなどである。ここで、上記したスポンジゴム製の基板吸着部材32は、この吸気機構71による吸気により収縮が生じる際に、基板吸着面63が基板当接面64に対してほぼ同一平面となる状態で、弾性限界になるように形成されている。これにより、フレキシブル基板27を、より平坦にした状態で吸着保持することができる。
Further, the peripheral surface (side surface) of the
すなわち、このように構成されたフレキハンド9において、吸気機構71による吸気状態で基板吸着部材32の基板吸着面63を、まず、図11aに示すように、フレキ載置用トレー77に載置されたフレキシブル基板27の一方の主面12に近接させると、基板吸着面63とフレキシブル基板27との間の領域39に負圧が生じ、図11bに示すように、基板吸着面63にフレキシブル基板27が吸着される。この図11bに示す状態においては、基板吸着部材32の周面(側面)からの吸気作用により基板当接部材33の基板当接面64とフレキシブル基板27との間の領域61、62に負圧が生じるとともに、基板吸着部材32自身が吸引されて弾性変形して収縮することから、図11cに示すように、フレキシブル基板27の一方の主面12が基板当接部材33の基板当接面64上に吸着保持されることになる。
That is, in the
既述したように、本実施形態のフレキハンド9では、吸気穴34を通じての吸気により、基板吸着部材32越しに基板吸着面63にフレキシブル基板27を吸着しつつ基板吸着面63が基板当接面64に対して同一平面となるように基板吸着部材32を収縮させて、フレキシブル基板27の一方の主面12を全体的に基板当接面64に当接及び吸着させることができる。これにより、フレキハンド9によれば、基板当接面64に倣わせてフレキシブル基板27の表面形状を平坦化した状態でこのフレキシブル基板27を確実に吸着保持することができる。
As described above, in the
したがって、このようなフレキハンド9を備える配線基板ユニット製造装置1によれば、フレキシブル基板27を極力平坦にし、かつ確実にフレキシブル基板27を保持した状態にて、フレキ位置測定カメラ17により導体バンプ51の位置を正確に検出できるので、リジッド基板23との間での位置決めを精度良く行うことができる。
Therefore, according to the wiring board unit manufacturing apparatus 1 including such a
また、このようなフレキハンド9に代えて、図12に示すフレキハンド65を構成することもできる。このフレキハンド65は、フレキハンド9の基板吸着部材32に代えて、この基板吸着部材32の中央部分に貫通穴67を形成した筒状の基板吸着部材73を備える。このようなフレキハンド65によれば、貫通穴67の開口端68を通じて基板吸着面63への吸着力を向上させることができ、これにより、フレキシブル基板27を、より確実に吸着保持することが可能となる。
Further, instead of such a
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施形態を図13及び図14a〜図14cに基づき説明する。
ここで、図13は、このフレキハンド81の内部構造を示す断面図である。また、図14aは、フレキ載置用トレー77に載置されたフレキシブル基板27をフレキハンド81が吸着する直前の作用を説明するための断面図であり、図14bは、フレキ載置用トレー77に載置されたフレキシブル基板27をフレキハンド81の基板吸着部材90が吸着した瞬間の状態を示す断面図である。さらに、図14cは、フレキハンド81の基板吸着部材90に吸着させたフレキシブル基板27の一方の主面12を全体的に基板当接部材33に吸着させている状態を示す断面図である。なお、図13及び図14a〜図14cにおいて、第1の実施形態のフレキハンド9に設けられていた構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付与しその説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 13 and 14a to 14c.
Here, FIG. 13 is a cross-sectional view showing the internal structure of the
すなわち、この実施形態に係るフレキハンド81は、図13及び図14a〜図14cに示すように、第1の実施形態のフレキハンド9の基板吸着部材32に代えて、筒状部材82と付勢部材であるコイルスプリング85とのユニット部品からなる基板吸着部材90を備えて構成される。コイルスプリング85の基端部は、吊持部36の穴部内壁に設けられたスプリング係止部36aに固定されている。また、コイルスプリング85の先端部は、筒状部材82の基部に設けられたスプリング係止部82aに固定されている。
That is, as shown in FIGS. 13 and 14a to 14c, the
一方、筒状部材82は、吸気穴34内に進退自在に配置されており、スプリング係止部82aと相異なる一方の端面(先端面)に基板吸着面86を有する。また、筒状部材82は、吸気穴34内につながるとともに基板吸着面86上の開口端84を通じて開口する内部吸気路83を備える。さらに、吸気機構71による吸気によりコイルスプリング85を収縮させつつ筒状部材82が矢印Z1方向に容易に後退できるようにするために、筒状部材82の周面(側面)と吸気穴34の穴部35の内壁面との間には所定のクリアランス38が形成されている。ここで、このクリアランス38は、基板吸着面86にフレキシブル基板27が吸着されて吸気穴34の開口端84が閉塞した場合において、基板当接部材33の基板当接面64の周辺に負圧を発生させるための吸気路として機能する。
On the other hand, the
上述したコイルスプリング85は、吸気穴34の開口端から基板吸着面86が突出するように筒状部材82を矢印Z2方向に付勢する。ここで、基板当接部材33内部の段差面(座面)95は、基板当接部材33の基板当接面64に対して基板吸着面86が同一平面になる位置で、筒状部材82の基部と接触して筒状部材82が後退する方向の移動を阻止するストッパ部として機能する。
The
すなわち、このように構成されたフレキハンド81において、吸気機構71により吸気が行われた状態で基板吸着部材90の基板吸着面86を、図14aに示すように、フレキ載置用トレー77に載置されたフレキシブル基板27の一方の主面12に近接させると、開口端84から内部吸気路83側への吸気作用により、基板吸着面86とフレキシブル基板27との間の領域39に負圧が生じ、図14bに示すように、基板吸着面86にフレキシブル基板27が吸着される。この図14bに示す状態においては、コイルスプリング85の付勢力に抗しつつ筒状部材82自身が吸引されて後退すること、及び筒状部材82の周面と吸気穴34の穴部35との間のクリアランスを通じての吸気作用により、基板当接部材33の基板当接面64とフレキシブル基板27との間の領域61、62に負圧が生じることから、図14cに示すように、フレキシブル基板27の一方の主面12が基板当接部材33の基板当接面64上に吸着保持されることになる。
That is, in the
したがって、本実施形態のフレキハンド81では、吸気穴34を通じての吸気により、筒状部材82の基板吸着面86にフレキシブル基板27を吸着しつつ基板吸着面86が基板当接面64に対して同一平面(面一)となるように基板吸着部材90のコイルスプリング85を収縮させて、フレキシブル基板27の一方の主面12を全体的に基板当接面64に当接及び吸着させることができる。ここで、フレキハンド81では、筒状部材82が後退する方向のストッパ(段差面95)が設けられていることで、保持対象のフレキシブル基板27をより平坦な状態で吸着保持することができる。これにより、本実施形態のフレキハンド81においても、基板当接面64に倣わせてフレキシブル基板27の表面形状を平坦にした状態でこれを確実に吸着保持することができる。
Therefore, in the
以上、本発明を第1、第2の各実施の形態により具体的に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。すなわち、上記実施形態では、本発明の基板吸着保持装置をフレキハンドに適用した例について説明したがこれに代えて、リジッド基板を吸着保持するリジッドハンドとして適用してもよい。また、上述した実施形態では、フレキシブル基板側に導体バンプが形成されていたが、これに代えて、リジッド基板側に導体バンプを形成するとともに、フレキシブル基板側の端子部を平坦なランド部で構成し互いを接合するようにしてもよい。 Although the present invention has been specifically described above with reference to the first and second embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. is there. That is, in the above-described embodiment, an example in which the substrate suction holding device of the present invention is applied to a flexible hand has been described, but instead, this may be applied to a rigid hand that sucks and holds a rigid substrate. In the above-described embodiment, the conductor bump is formed on the flexible substrate side. Instead, the conductor bump is formed on the rigid substrate side, and the terminal portion on the flexible substrate side is configured with a flat land portion. However, they may be joined together.
さらに、上記実施形態では、真空多段プレス機の構成については、特に説明しなかったが、真空多段プレス機を、例えば上記システムコントローラ18などの制御下で動作させるようにすることで、この真空多段プレス機を一構成機器として含むかたちで上記した配線基板ユニット製造装置1(配線基板ユニット製造システム)を構成してもよいし、また、真空多段プレス機が、配線基板ユニット製造装置1とは独立して動作する個別の装置であってもよい。
Further, in the above embodiment, the configuration of the vacuum multi-stage press machine is not particularly described. However, by operating the vacuum multi-stage press machine under the control of the
1…配線基板ユニット製造装置、9,65,81…フレキシブル基板ハンドリング装置(フレキハンド)、10…リジッド位置測定カメラ、11…リジッド基板ハンドリング装置(リジッドハンド)、14…組付台、17…フレキ位置測定カメラ、18…システムコントローラ、19…仮止め用加熱装置、23…リジッド基板、25…リジッド基板アッセンブリ、27…フレキシブルプリント配線板(フレキシブル基板)、31…配線基板ユニット、32,73,90…基板吸着部材、33…基板当接部材、34…吸気穴、38…クリアランス、51…導体バンプ、53…ランド部、63,86…基板吸着面、64…基板当接面、71…吸気機構、82…筒状部材、83…内部吸気路、85…コイルスプリング、95…段差面。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wiring board unit manufacturing apparatus, 9, 65, 81 ... Flexible board handling apparatus (flexible hand), 10 ... Rigid position measuring camera, 11 ... Rigid board handling apparatus (rigid hand), 14 ... Assembly stand, 17 ... Flexible Position measuring camera, 18 ... System controller, 19 ... Temporary fixing heating device, 23 ... Rigid board, 25 ... Rigid board assembly, 27 ... Flexible printed wiring board (flexible board), 31 ... Wiring board unit, 32, 73, 90 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Substrate adsorption member, 33 ... Substrate contact member, 34 ... Intake hole, 38 ... Clearance, 51 ... Conductor bump, 53 ... Land part, 63, 86 ... Substrate adsorption surface, 64 ... Substrate contact surface, 71 ... Intake mechanism , 82 ... cylindrical member, 83 ... internal intake passage, 85 ... coil spring, 95 ... step surface.
Claims (10)
前記吸気穴につながる内部吸気路を開口させた基板吸着面を有し、前記吸気穴の開口端から前記基板吸着面を突出させた状態で前記吸気穴内に配置され、かつ吸気作用により収縮可能な部位を備える基板吸着部材と、
前記基板吸着部材を吸引して前記配線基板を吸着させた前記基板吸着面が前記基板当接面に対して同一平面となるように前記吸気穴内の吸気を行う吸気機構と、
を具備することを特徴とする基板吸着保持装置。 A board abutting member in which a board abutting surface for abutting the surface of the wiring board and an intake hole opening in the board abutting surface are formed;
It has a substrate suction surface that opens an internal intake passage leading to the intake hole, is disposed in the intake hole with the substrate suction surface protruding from the opening end of the intake hole, and can be contracted by an intake action A substrate adsorbing member comprising a site;
An air intake mechanism that sucks in the air intake hole so that the substrate adsorbing surface that sucks the substrate adsorbing member and adsorbs the wiring board is flush with the substrate abutting surface;
A substrate suction holding device comprising:
前記基板吸着保持装置により吸着保持された第1の配線基板と、前記第1の配線基板と異なる第2の配線基板と、のそれぞれの端子部の位置を検出する端子位置検出手段と、
前記端子位置検出手段により位置検出された前記第1及び第2の配線基板の各端子部が互いに対向して接触する位置でこれらの配線基板どうしを互いに固着する固着手段と、
を具備することを特徴とする配線基板ユニットの製造装置。 A substrate suction holding device according to any one of claims 1 to 8,
Terminal position detecting means for detecting the positions of the respective terminal portions of the first wiring board sucked and held by the board suction holding device and the second wiring board different from the first wiring board;
Fixing means for fixing the wiring boards to each other at a position where the terminal portions of the first and second wiring boards detected by the terminal position detection means face each other; and
An apparatus for manufacturing a wiring board unit, comprising:
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20090707 |