JP2008085147A - 電子部品圧着装置及び圧着方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板の側端部を配置してその側端部上の電子部品を圧着するバックアップステージに付着した異物を効果的にかつ効率的に除去しかつコンパクトに構成する。
【解決手段】基板の側端部に電子部品を配置するとともにその基板の側端部を細長いバックアップステージ8上に配置し、圧着ツールにて電子部品を加圧して基板に圧着する電子部品圧着装置であって、略円筒状の外周面がバックアップステージ8のステージ面10に摺接しかつ回転方向がバックアップステージ8の長手方向に沿うように配置された回転ブラシ16を有する清掃ヘッド12と、清掃ヘッド12をバックアップステージ8の長手方向に移動させる移動手段13と、清掃ヘッド12の移動に連動して回転ブラシ16を回転させる回転手段20とを有する清掃装置11を装備した。
【選択図】図3

Description

本発明は、圧着ツールにて電子部品を基板に圧着する電子部品圧着装置と圧着方法に関し、特にそのバックアップステージをコンパクトな構成にて確実かつ効率的に清掃することができる電子部品圧着装置及び圧着方法に関するものである。
例えば、液晶パネルやプラズマディスプレイパネルなどのフラットディスプレイパネルの製造工程において、基板としてのパネルにTCP(Tape Carrier Package)やFPC(Flexible Printed Circuit)やCOG(Chip On Glass)などの電子部品を圧着して実装したり、プリント回路基板にパネルに実装されたTCPやFPCを圧着することでパネルにプリント回路基板を実装したりする工程があり、その圧着工程に電子部品圧着装置が用いられている。
電子部品圧着装置で基板に電子部品を圧着する際には、予め基板に接合部材としての異方導電テープを貼り付け、この異方導電テープを介して電子部品を基板に仮圧着した後、電子部品圧着装置で基板をバックアップステージで支持した状態で圧着ツールにて電子部品を加圧して基板に電子部品を本圧着している。
ところで、電子部品圧着装置においては、特に基板がガラスパネルからなる場合、その破片等がバックアップステージの表面(ステージ面と称する場合がある)に異物として付着することがあり、そのような状態で圧着ツールを用いて本圧着を行うと、基板としてのパネルに傷が付き、製品不良が発生して歩留まりの低下を招くという問題があった。
このような問題の解消を図った電子部品圧着装置として、バックアップステージの両端に配設した回動アームによってステージ面の略全長にわたる長さの清掃部材(ブラシ)をステージ面に接触して移動するように動作させることでステージ面を清掃するようにしたり、ステージ面の幅寸法に対応した長さの清掃部材(ブラシ)を移動手段によってステージ面の長手方向に沿って移動させてステージ面を清掃するようにした清掃装置を設けたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、テーブル上に移動自在に配置された基板保持ステージを清掃する清掃装置として、テーブルの適所に、ブラシと吸引部を備えた清掃アームをその一端部を中心として回動可能に配設し、基板保持ステージの清掃時に、基板保持ステージを清掃アームの回動範囲に移動させ、基板保持ステージのステージ面上に沿って清掃アームを回動させることで、ステージ面上の異物を擦って除去すると同時にその異物を吸引するようにしたものも知られている(例えば、特許文献2参照)。
また、半導体素子をテープキャリアにボンディングするボンディング装置において、支持台の支持面や加圧ヘッドの加圧面を清掃するため、中空で吸引穴を有する回転ブラシと異物吸引手段を備えた清掃手段を設け、ボンディング後、支持台や加圧ヘッドの原点位置への戻り工程時に回転ブラシを昇降動作させて支持面や加圧面に接触させ、異物を除去して吸引するようにしたものも知られている(例えば、特許文献3参照)。
特開2003−17528号公報 特開2003−77987号公報 特開平10−64958号公報
しかし、特許文献1に記載された構成では、ブラシがステージ面を擦って移動する構成であるため、ステージ面に異物が強固に固着していた場合に確実に除去することが不可能なことがあるという問題がある。
また、特許文献2に記載された構成では、清掃アームにブラシと吸引部が設けられているので、ブラシで除去した異物を吸引して外に送出することができ、除去した異物が周辺に再付着するのを防止できるが、特許文献1の場合と同様に、ブラシがステージ面を擦って移動するだけであるため、異物を確実に除去することが不可能なことがあるという問題がある。
また、特許文献3に記載された構成では、回転ブラシを用いて支持台の支持面や加圧ヘッドの加圧面の異物を除去するので、異物が強固に固着していても除去することができるが、半導体素子のボンディング装置であるため、支持面や加圧面が小さく、回転ブラシを昇降動作させて支持面や加圧面に垂直方向に接触させているだけである。そのため、基板の側端部をバックアップステージに配置して圧着ツールにて電子部品を圧着するようにした、特許文献1におけるような細長いバックアップステージを清掃する場合に同様の構成を適用しようとしても、長尺の回転ブラシが必要になるため強度面から構成が大型化せざるを得ないため、清掃装置の配置スペースを大きく確保することが困難な場合には実際上適用不可能であり、また回転ブラシの中空軸部に吸引穴を設けて吸引するようにしているが、回転ブラシの回転によって除去した異物をその回転ブラシ内に吸引して除去するのは困難で、回転ブラシで除去した異物が飛散する恐れがある。
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、基板の側端部を配置してその側端部上の電子部品を圧着するための細長いバックアップステージの表面に付着した異物を確実にかつ効率的に除去できるとともに、コンパクトに構成することができる電子部品圧着装置及び圧着方法を提供することを目的とする。
本発明の電子部品圧着装置は、基板の側端部に電子部品を配置するとともにその基板の側端部を細長いバックアップステージ上に配置し、圧着ツールにて電子部品を加圧して基板に圧着する電子部品圧着装置であって、略円筒状の外周面がバックアップステージの表面に摺接しかつ回転方向がバックアップステージの長手方向に沿うように配置された回転ブラシを有する清掃ヘッドと、清掃ヘッドをバックアップステージの長手方向に移動させる移動手段と、清掃ヘッドの移動に連動して回転ブラシを回転させる回転手段とを有する清掃装置を備えたものである。
この構成によれば、回転ブラシを回転させながらバックアップステージの長手方向に移動させて細長いバックアップステージの表面に付着した異物を除去するようにしているので、強固に付着した異物であっても回転ブラシで掻き取るようにして除去することで確実にかつ効率的に除去することができ、かつ回転ブラシはステージ面に摺接する略円筒状の外周面を有するとともにその回転方向が移動方向に沿うように配置されているので小さなもので良く、そのため清掃ヘッドをコンパクトに構成でき、それに伴って移動手段及び回転手段を含めた清掃装置全体をコンパクトに構成することができる。
また、清掃ヘッドが、回転ブラシの両側に吸引部を備えていると、回転ブラシで掻き取られて跳ね上げられた異物を確実に吸引部で吸引して外に排出することが可能である。また、吸引部が回転ブラシの両側に設けられているので、回転ブラシの回転方向が何れでも上記作用が得られ、回転ブラシによる掻き取り方向を交互又は任意に変化させても吸引することが出来るので効果的な吸引が可能である。
また、回転手段が、清掃ヘッドの移動方向に平行に配設したラックと、ラックに噛み合うとともに回転ブラシの軸に軸結合されたピニオンからなり、ピニオンの径は回転ブラシの外径より小径であると、移動手段にて清掃ヘッドを移動させることによってそれと連動して回転ブラシがラック・ピニオン機構にて回転駆動されるので、回転ブラシを回転するモータ等やその駆動制御装置を設ける必要がなく、低コストにて構成することができ、また回転ブラシよりピニオンの径が小さいので、回転ブラシの外周の回転速度が移動速度より高速となり、回転ブラシにてステージ面上の異物をより効果的に掻き取って清掃することができる。
また、本発明の電子部品圧着方法は、細長いバックアップステージ上に電子部品が配置された基板の側端部を配置し、電子部品を圧着ツールで加圧して基板の側端部に電子部品を圧着する圧着工程と、バックアップステージの長手方向に回転ブラシを移動させるとともにその移動によって回転ブラシを回転させてバックアップステージをクリーニングする清掃工程とを有するものである。
この構成によれば、回転ブラシを回転させながらバックアップステージの長手方向に移動させることで、細長いバックアップステージの表面に強固に付着した異物であっても回転ブラシによって確実にかつ効率的に掻き取って除去することができ、少なくともパネルを配置する全長にわたってきれいに清掃されたバックアップステージ上で基板の側端部に電子部品を圧着することができるので、高品質の圧着状態を歩留まり良く実現することができる。
また、清掃工程は、回転ブラシの両側で吸引しながら行うと、回転ブラシで掻き取られて跳ね上げられた異物をより効果的に吸引して外に排出することができ、異物が再付着するのを防止することができる。
また、清掃工程において、回転ブラシがバックアップステージの少なくともパネルを配置する全長にわたって少なくとも1往復以上すると、回転ブラシの回転方向を少なくとも1回以上正逆切り替えて回転ブラシにて異物を掻き取ることができ、ステージ面に付着した異物をより効果的に除去することができる。
また、清掃工程において、バックアップステージを長手方向に複数に分割し、回転ブラシを少なくとも1つの分割領域で少なくとも1往復以上させながら各分割領域を順次移動させると、各分割領域で短時間の間に掻き取り方向を正逆切り替えて異物を掻き取るので、より効果的に異物を除去することができる。
また、圧着工程と清掃工程を交互に行っても良いが、所定回数の圧着工程毎に清掃工程を行うようにすると、バックアップステージ上に異物が付着して圧着不良や歩留まり悪化を生じる恐れのない間は圧着工程を繰り返し、その後清掃工程を行うことにより、圧着工程の生産性をより高くすることができる。
本発明の電子部品圧着装置及び圧着方法によれば、回転ブラシを回転させながらバックアップステージの長手方向に移動させて異物を除去するようにしているので、強固に付着した異物であっても効果的にかつ効率的に除去することができ、かつ回転ブラシが小さなもので良く、そのため清掃ヘッドをコンパクトに構成でき、それに伴って移動手段及び回転手段を含めた清掃装置全体をコンパクトに構成することができる。
以下、本発明の電子部品圧着装置の一実施形態について、図1〜図9を参照しながら説明する。
本実施形態の電子部品圧着装置は、液晶表示装置などのフラットパネルディスプレイ(FPD)におけるパネルにTCPやFPCなどの電子部品を圧着するものである。図1において、電子部品圧着装置1は、図2に示すように、液晶パネルなどのパネル2に仮圧着されたTCPなどの電子部品3を本圧着して接合する装置であり、具体的には矩形状のパネル2の1辺又は複数辺(図2においては3辺)の側端部にそれぞれ複数の電子部品3を本圧着するものであり、その後電子部品3に対して図2に破線で示すようにプリント回路基板4が接合される。パネル2は、その側端部に異方導電テープ(ACF)を介して電子部品3が仮圧着された状態で電子部品圧着装置1に供給され、本圧着することで電子部品3の電極がパネル2の電極に電気的に接合される。
電子部品圧着装置1は、基台5の上面に、パネル載置装置6と、圧着装置7と、圧着装置7と協働してパネル2と電子部品3を本圧着するためにパネル2を下方から支持するバックアップステージ8が配設されている。また、パネル載置装置6に対してパネル2を供給・排出するためのパネル搬送装置9が、パネル載置装置6のX方向両側に配設されている(供給側のみ図示)。
パネル搬送装置9は、X方向に延設された一対のガイドレール9aと、図示しないアーム駆動装置によりガイドレール9aに沿ってX方向に移動可能なアーム9bを備えている。一対のガイドレール9aは、パネル2のサイズに応じてその間隔を変更可能に構成されている。また、アーム9bはパネル2のY方向両端を載置して下方から支持する。
パネル載置装置6は、基台5上面にY方向に延設されたガイドレール6aを備え、このガイドレール6aに沿ってYテーブル(図示せず)が移動可能に構成されている。Yテーブル上には、Xテーブル(図示せず)がX方向に移動可能に配設され、このXテーブルに上には、回転テーブル(図示せず)がθ回転モータ(図示せず)によりZ軸を中心として略90°毎に水平回転可能に配設され、回転テーブル上にはパネル2を支持する支持台(図示せず)がZ方向に昇降移動可能に配設されている。
圧着装置7は、基台5上面で、パネル載置装置6のY方向端部にX方向に沿って配設された門型のフレーム7aと、フレーム7aの水平部の下方にX方向に沿って配設され、Z方向に移動可能に構成された圧着ヘッド7bと、圧着ヘッド7bをZ方向に移動及び加圧するヘッド駆動部7cとを備えている。圧着ヘッド7bには、その下端の圧着ツール7dと圧着ツール7dを加熱するヒータ7eとが装着されている。
バックアップステージ8は、圧着ヘッド7bの直下に対向するように基台5上面にX方向に沿って配置され、図4に示すように、石英やセラミックスからなるステージ部材8aを台部8b上に設置して構成され、ステージ部材8aの上面がステージ面10を構成している。ステージ面10は、圧着工程でパネル2の側端部が載置され、圧着ツール7dとの間でパネル2の側端部と電子部品3を挟んで圧着するものである。
バックアップステージ8のパネル載置装置6とはY方向反対側の側部には、ステージ面10に存在する異物を除去して清掃する清掃装置11が配設されており、以下図3〜図9を参照してその詳細を説明する。
清掃装置11は、図3〜図6に示すように、ステージ面10を清掃する清掃ヘッド12と、この清掃ヘッド12をバックアップステージ8の長手方向に移動させる移動手段13とを備えている。移動手段13はシリンダ装置や送りねじ機構とその駆動モータからなるもの等、任意の公知の手段を適用することができる。この移動手段13は、その長手方向に適当間隔あけて基台5上に立設された一対の取付部材14a、14bの上下方向の中間部に固定されており、かつ移動手段13の移動体13aから上方に立ち上げられた連結部材15の上端に清掃ヘッド12が結合されている。
清掃ヘッド12は、略円筒状の外周面がステージ面10に摺接しかつ回転方向がバックアップステージ8の長手方向に沿うように配置された回転ブラシ16と、回転ブラシ16の両側部に配設された一対の吸引部17a、17bを備えている。回転ブラシ16には、耐摩耗性が高く、ステージ面10を傷つけることがなく、ステージ面10の圧着時の余熱による熱的影響を受けることがなく、かつ静電気が蓄積しにくい素材が用いられる。具体的には、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂中に鉄などの微細金属粉を混入させ、導電性を持たせたものが用いられる。
吸引部17a、17bは、図6に詳細に示すように、回転ブラシ16の回転方向両側位置で、ステージ面10に対して適当な間隔をあけて対向するように開口された吸引口18を備えており、この吸引口18は、吸引通路19(一部のみを図示)を介してエジェクターや真空ポンプなどの吸引排気手段(図示せず)に連通されている。なお、吸引口18は、図7に示すように、回転ブラシ16側に向けて斜め下方に傾斜して形成しても良く、そうすることで回転ブラシ16から跳ね上げられた異物をより効率的に吸引することができる。
回転ブラシ16を回転させるため、移動手段13による清掃ヘッド12の移動に機械的に連動して回転させる回転手段20が設けられている。この回転手段20は、清掃ヘッド12の移動方向に平行に配設したラック21と、ラック21に噛み合うピニオン22と、ピニオン22と回転ブラシ16を軸結合する回転軸23にて構成されている。ラック21は、取付部材14a、14bの上端に固定されて支持されている。ピニオン22は、その直径が回転ブラシ16の外径の1/1.5〜1/3程度の小径に設定されているのが好ましく、これによって回転ブラシ16の周速が、清掃ヘッド12の移動速度の1.5〜3倍程度となり、移動しながら回転する回転ブラシ16にてステージ面10上の異物を効果的に掻き取って除去できるように構成されている。
次に、 以上の構成の電子部品圧着装置1における、圧着装置7にてパネル2に電子部品3を圧着する圧着工程と、清掃装置11にてステージ面10を清掃する清掃工程を、主として図8を参照して説明する。
図8において、生産開始に当たってステージ面10の清掃を行うため、まず生産初回か否かの判定を行い(ステップS1)、初回である場合は吸引部17a、17bを作動させ(ステップS2)、移動手段13を作動させて清掃ヘッド12を動作させ(ステップS3、S4)、清掃動作が完了した後吸引部17a、17bの作動を停止する(ステップS5)。
初回生産でない場合及び初回清掃動作が終わると、次に圧着工程に入り、パネル載置装置6にてパネル2の圧着すべき側端部をバックアップステージ8のステージ面10上に配置する(ステップS6)。次に、圧着装置7を動作させて圧着ヘッド7bを下降動作させ(ステップS7)、ステージ面10と圧着ツール7dとの間で加熱加圧して本圧着動作を行い(ステップS8、S9)、本圧着動作が完了すると、圧着ヘッド7bを上昇動作させた後(ステップS10)、パネル2を搬出する(ステップS11)。
次いで、清掃動作後に圧着動作を所定回数行ったか否かの判定を行い(ステップS12)、所定回数行った場合には、次に清掃を行うため、上記ステップS2〜S5に対応するステップS2A〜S5Aに移行して清掃動作を行う。次に、圧着動作が所定回数に達しない場合及び清掃動作が完了すると、生産が完了したか否かの判定を行い(ステップS13)、生産完了の場合はそのまま動作を終了し、生産を継続する場合は、ステップS1にリターンして以上の動作を繰り返す。
上記清掃工程において、回転ブラシ16を回転させながらステージ面10の長手方向に移動させてステージ面10に付着した異物を除去するようにしているので、ステージ面10に強固に付着した異物であっても回転ブラシ16で掻き取って効果的にかつ効率的に除去することができ、かつ回転ブラシ16の両側に配置した吸引部17a、17bにて回転ブラシ16で掻き取られて跳ね上げられた異物をより効果的に吸引して外に排出することができ、異物が再付着するのを防止することができる。かくして、少なくともパネルを配置する全長にわたってきれいに清掃されたステージ面10上でパネル2の側端部に電子部品3を圧着することができるので、高品質の圧着状態を歩留まり良く実現することができる。
また、吸引部17a、17bが回転ブラシ16の両側に設けられているので、回転ブラシ16の回転方向が何れでも上記作用が得られ、回転ブラシ16による掻き取り方向を交互又は任意に変化させても効果的に吸引することができる。すなわち、図9(a)に示すように、各清掃動作毎に清掃ヘッド12を矢印a又は矢印bの如く、ステージ面10の長手方向に一方向にのみ交互に移動させるようにしても、図9(b)に示すように、各清掃動作毎に清掃ヘッド12を矢印cの如く、ステージ面10を往復移動するようにしても、さらに図9(c)に示すように、ステージ面10を長手方向に複数に分割し、矢印dの如く、清掃ヘッド12を少なくとも1つの分割領域で少なくとも1往復以上させながら各分割領域を順次移動させるようにしても良い。ここで、図9(b)のように、清掃ヘッド12をステージ面10の少なくともパネルを配置する全長にわたって少なくとも1往復以上すると、回転ブラシ16の回転方向を少なくとも1回以上正逆切り替えて回転ブラシ16にて異物を掻き取ることができるので、ステージ面10に付着した異物をより効果的に除去することができる。さらに、図9(c)のように、ステージ面10の分割領域で短時間の間に掻き取り方向を正逆切り替えて異物を掻き取るようにすると、さらに効果的に異物を除去することができる。
また、上記構成によれば、回転ブラシ16がステージ面10に摺接する略円筒状の外周面を有するとともにその回転方向が移動方向に沿うように配置されているので小さなもので良く、そのため清掃ヘッド12をコンパクトに構成でき、それに伴って移動手段13及び回転手段20を含めた清掃装置11の全体をコンパクトに構成することができる。
また、回転手段20が、清掃ヘッド12の移動方向に平行に配設したラック21と、ラック21に噛み合うとともに回転ブラシ16に軸結合されたピニオン22からなるので、移動手段13にて清掃ヘッド12を移動させることによってそれと連動して回転ブラシ16が回転駆動され、回転ブラシ16を回転するモータ等やその駆動制御装置を設ける必要がなく、低コストにて構成することができる。
また、図8の例では、所定回数の圧着工程毎に清掃工程を行うようにしているので、ステージ面10上に異物が付着して圧着不良や歩留まり悪化を生じる恐れのない間は圧着工程を繰り返し、その後清掃工程を行うようにしているので、圧着工程の生産性をより高くすることができる。なお、圧着工程と清掃工程を交互に行っても良い。
本発明の電子部品圧着装置及び圧着方法によれば、回転ブラシを回転させながらバックアップステージの長手方向に移動させて異物を除去するようにしているので、強固に付着した異物であっても確実にかつ効率的に除去することができ、かつ回転ブラシが小さなもので良く、そのため清掃ヘッドをコンパクトに構成でき、それに伴って移動手段及び回転手段を含めた清掃装置全体をコンパクトに構成することができるので、各種基板に電子部品を圧着する電子部品圧着装置に好適に利用することができる。
本発明の電子部品圧着装置の一実施形態の全体概略構成を示す斜視図。 同実施形態により製造されるパネルの構成を示す斜視図。 同実施形態のバックアップステージとその清掃装置の平面図。 図3のA−A矢視側面図。 図4のB−B矢視図。 図4のC−C矢視図。 清掃ヘッドの他の構成例の図6と同様の図。 同実施形態の動作フロー図。 同実施形態における清掃ヘッドの移動動作の各種パターンの説明図。
符号の説明
1 電子部品圧着装置
2 パネル(基板)
3 電子部品
7 圧着装置
7d 圧着ツール
8 バックアップステージ
10 ステージ面
11 清掃装置
12 清掃ヘッド
13 移動手段
16 回転ブラシ
17a、17b 吸引部
20 回転手段
21 ラック
22 ピニオン

Claims (8)

  1. 基板の側端部に電子部品を配置するとともにその基板の側端部を細長いバックアップステージ上に配置し、圧着ツールにて電子部品を加圧して基板に圧着する電子部品圧着装置であって、略円筒状の外周面がバックアップステージの表面に摺接しかつ回転方向がバックアップステージの長手方向に沿うように配置された回転ブラシを有する清掃ヘッドと、清掃ヘッドをバックアップステージの長手方向に移動させる移動手段と、清掃ヘッドの移動に連動して回転ブラシを回転させる回転手段とを有する清掃装置を備えたことを特徴とする電子部品圧着装置。
  2. 清掃ヘッドは、回転ブラシの両側に吸引部を備えていることを特徴とする請求項1記載の電子部品圧着装置。
  3. 回転手段は、清掃ヘッドの移動方向に平行に配設したラックと、ラックに噛み合うとともに回転ブラシの軸に軸結合されたピニオンからなり、ピニオンの径は回転ブラシの外径より小径であることを特徴とする請求項1又は2記載の電子部品圧着装置。
  4. 細長いバックアップステージ上に電子部品が配置されている基板の側端部を配置し、電子部品を圧着ツールで加圧して基板の側端部に電子部品を圧着する圧着工程と、バックアップステージの長手方向に回転ブラシを移動させるとともにその移動によって回転ブラシを回転させてバックアップステージをクリーニングする清掃工程とを有することを特徴とする電子部品圧着方法。
  5. 清掃工程は、回転ブラシの両側で吸引しながら行うことを特徴とする請求項4記載の電子部品圧着方法。
  6. 清掃工程において、回転ブラシがバックアップステージの少なくともパネルを配置する全長にわたって少なくとも1往復以上することを特徴とする請求項4又は5記載の電子部品圧着方法。
  7. 清掃工程において、バックアップステージを長手方向に複数に分割し、回転ブラシを少なくとも1つの分割領域で1往復以上させながら各分割領域を順次移動させることを特徴とする請求項6記載の電子部品圧着方法。
  8. 所定回数の圧着工程毎に清掃工程を行うことを特徴とする請求項4〜7の何れかに記載の電子部品圧着方法。
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