JP2008243733A - Thermocompression device, and control method of thermocompression device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱圧着装置に係り、特に基板に対して接合材料を貼り付ける機能を有する熱圧着装置に関する。 The present invention relates to a thermocompression bonding apparatus, and more particularly to a thermocompression bonding apparatus having a function of attaching a bonding material to a substrate.
基板間接合方法の1つに熱圧着工法がある。熱圧着工法とは、圧着治具を瞬時に温め、その熱で被溶接物を溶かして接合する方法である。外部(セラミックヒーターチップ)から熱を与えて接合するので、基本原理は半田付けに近い技術である。主に樹脂類の接合、フラットケーブル類の半田付け、金属類のろう付け等に適している。 熱圧着工法では、接合対象であるFPC(Flexible Printed Circuit)やPCB(Printed Circuit Board )等の基板の各電極に接合材料を介して接続を行う。一般にこの接合材料には、ACF(Anisotropic Conductive Film)やACP(Anisotropic Conductive Paste)に代表されるフィルム状のものを用いることが多い。具体的には、接合対象である一方の基板に接合材料を貼り付ける(仮貼り)。この仮貼りには、所定の熱や荷重を印加して接合材料を熱硬化させることでPCBやFPCの電極表面に固定することとなる。 特許文献1には絶縁フィルム上面のうち並列に配設される各線状導体間に対応するストライプ状の領域部分に接着剤を塗布する技術が開示されている。
近年、接合材料は熱硬化の対温度感度が高くなってきている。即ち、接合材料が多段プロファイル対応等の温度応答性向上が実現され、これにより接合材料が温度に敏感に反応し、熱硬化が促進されやすくなっている。 接合材料における熱硬化の対温度感度の向上は、仮貼り工程における熱印加においても熱硬化反応が進むこととなる。その結果、接合材料は仮貼り対象である基板ではなく、むしろ加圧する工具である圧着治具側に貼り付いてしまうなどの不具合が生じてしまう。一方、この現象を避けるために、圧着治具に高荷重や熱を印加しないとした場合であっても、接続材料自身の接着性能によっては、なおも接合材料が仮貼り対象である基板には貼り付かず、仮貼りに不具合が生じることとなる。 In recent years, bonding materials have become more sensitive to thermosetting versus temperature. That is, the bonding material is improved in temperature responsiveness such as for a multi-stage profile, whereby the bonding material reacts sensitively to temperature, and thermal curing is easily promoted. The improvement of the temperature sensitivity of thermosetting in the bonding material will cause the thermosetting reaction to proceed even when heat is applied in the temporary bonding step. As a result, there arises a problem such that the bonding material is not attached to the substrate to be temporarily attached, but rather is attached to the crimping jig side which is a tool to be pressed. On the other hand, in order to avoid this phenomenon, even if a high load or heat is not applied to the crimping jig, depending on the bonding performance of the connecting material itself, the bonding material is still temporarily attached to the substrate to be temporarily attached. There is a problem in temporary sticking without sticking.
そこで本発明は以上の問題点を解決するためになされたものであり、圧着治具に対する熱印加を行わずに基板に対して接合材料を貼り付けることができる熱圧着装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a thermocompression bonding apparatus capable of attaching a bonding material to a substrate without applying heat to the crimping jig. And
上記目的を達成するために、本発明の熱圧着装置は、フィルムを移動するロール装置と、所定位置に設けられ、所定の方向に接着剤を塗布する塗布装置と、前記ロール装置を制御することにより前記フィルムを移動させる第1の制御と、前記フィルムが第1の位置から第2の位置に移動している間、前記塗布装置を制御することにより前記接着剤を塗布させる第2の制御とを実施する制御装置とを備えたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, a thermocompression bonding apparatus of the present invention controls a roll device that moves a film, a coating device that is provided at a predetermined position and applies an adhesive in a predetermined direction, and the roll device. And a second control for applying the adhesive by controlling the coating device while the film is moving from the first position to the second position. And a control device that implements the above.
また、本発明の他の熱圧着装置は、圧着面を有した圧着治具と、フィルムを移動するロール装置と、所定位置に設けられ、所定の方向に接着剤を塗布する塗布装置と、カッターを有する分断装置と、前記ロール装置を制御することにより前記フィルムを前記圧着治具の圧着面下通り移動させる第1の制御と、前記フィルムが第1の位置から第2の位置に移動している間、前記塗布装置を制御することにより前記接着剤を塗布させる第2の制御と、前記分断装置の前記カッターを前記圧着治具の前記圧着面に向けて当接させる第3の制御とを実施する制御装置とを有することを特徴としている。 Another thermocompression bonding apparatus of the present invention includes a pressure bonding jig having a pressure bonding surface, a roll device that moves a film, a coating device that is provided at a predetermined position and applies an adhesive in a predetermined direction, and a cutter. A first control for moving the film below the crimping surface of the crimping jig by controlling the roll device, and the film is moved from the first position to the second position. A second control for applying the adhesive by controlling the coating device, and a third control for bringing the cutter of the cutting device into contact with the crimping surface of the crimping jig. And a control device to be implemented.
また、本発明の熱圧着装置の制御方法は、フィルムを移動するロール装置と、所定位置に設けられ、所定の方向に接着剤を塗布する塗布装置とを備えた熱圧着装置の制御方法であって、前記第2のロール部を駆動させて前記フィルムを移動させ、前記フィルムが第1の位置から第2の位置に移動している間、前記塗布装置により前記接着剤を塗布させることを特徴としている。 The method for controlling a thermocompression bonding apparatus according to the present invention is a method for controlling a thermocompression bonding apparatus including a roll device that moves a film and a coating device that is provided at a predetermined position and applies an adhesive in a predetermined direction. The second roll unit is driven to move the film, and the adhesive is applied by the coating device while the film is moving from the first position to the second position. It is said.
また、本発明の他の熱圧着装置の制御方法は、圧着面を有した圧着治具と、フィルムを移動するロール装置と、所定位置に設けられ、所定の方向に接着剤を塗布する塗布装置と、カッターを有する分断装置と、を備えた熱圧着装置の制御方法であって、前記第2のロール部を駆動させて前記フィルムを前記圧着治具の圧着面下を通って移動させ、前記フィルムが第1の位置から第2の位置に移動している間、前記塗布装置により前記接着剤を塗布させ、前記フィルムが前記第2の位置に移動後に前記カッターを前記圧着治具の前記圧着面に向けて当接させることを特徴としている。 Moreover, the control method of the other thermocompression bonding apparatus of the present invention includes a pressure bonding jig having a pressure bonding surface, a roll device that moves a film, and a coating device that is provided at a predetermined position and applies an adhesive in a predetermined direction. And a cutting device having a cutter, and a method for controlling the thermocompression bonding apparatus, wherein the second roll portion is driven to move the film under the pressure bonding surface of the pressure bonding jig, While the film is moving from the first position to the second position, the adhesive is applied by the coating device, and after the film has moved to the second position, the cutter is pressed by the crimping jig. It is characterized by being brought into contact with the surface.
圧着治具に対する熱印加を行わずに基板に対して接合材料を貼り付けることができる。 A bonding material can be attached to the substrate without applying heat to the crimping jig.
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る熱圧着装置を示した図である。図1に示すように、本発明に係る熱圧着装置1は、台座10と、圧着治具20と、ロール装置30と、塗布装置40と、制御装置50と、分断装置60とを主たる構成要素とする。 台座10は、例えば接続対象である2つの基板(後述する第1の基板100、第2の基板200)を載せる台としての役目を担う。 圧着治具20は、後述するフィルム34を基板に仮貼りしたり、上記2つの基板を接続するための治具であり、セラミックや金属等の材質で形成されている。また、圧着治具20は圧着面20a(図5参照)を有している。 圧着治具20は、後述するように第1の基板100上に搭載された接続部材34Bに対して圧着面20aを覆うように載せる(図8参照)。そして、制御装置50の治具位置制御部54の指示により圧着治具20を加圧することで、第1の基板100とフィルム34とを仮貼りする。 また、圧着治具20は、後述するように第2の基板200上に圧着面20aを覆うように載せる(図11参照)。そして、制御装置50の治具位置制御部54や治具加熱制御部55の指示により圧着治具20を加圧・加熱することで、第1の基板100と第2の基板200とを接続部材34Bを介して接続する。 ロール装置30は、フィルム34を移動する。即ち、制御装置50の送出制御部58の指示により第2のロール部31bを駆動させる。これにより、第1のロール部31aから第2のロール部31bへ巻き取り、フィルム34を移動させる。尚、接続部材34Bは、仮貼りを行う際に圧着面20aと第1の基板100との間に介在させる接続部材34Bの元になる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing a thermocompression bonding apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the thermocompression bonding apparatus 1 according to the present invention includes a
第1のロール部31a及び第2のロール部31bは円盤状の形状をしている。第1のロール部31a及び第2のロール部31bの中心部にはモータ(不図示)が設けられており、送出制御部58の指示により、第2のロール部31bが半時計方向(矢印D方向)に回転することでテープ状のフィルム34を巻き取る。この巻き取りに伴い、第1のロール部31aの図示せぬ回転軸も回転し、新しいフィルム34が圧着治具20へ送出する。ガイドローラ35は上記送出時におけるフィルム34のねじれ等を防止する。 連結軸33は、第1のロール部31aと第2のロール部31bとを連結している。連結軸33の中央部からは可動軸36が延設している。可動部32はロール装置30に掛かる荷重に伴い可動軸36を鉛直方向(矢印F方向)に動かす。これによりロール装置30は圧着治具20が移動してフィルム34に接触し、フィルム34の張力が所定の張力範囲を超えた場合には、鉛直下方向に移動する。尚、可動部32は、治具位置制御部54の制御方法によっては、省略して熱圧着装置1を構成しても良い。 塗布装置40は、第1の塗布器40aと第2の塗布器40bとを有している(図3、図4参照)。塗布装置40は、制御装置50の塗布器制御部57の指示により、フィルム34の所定位置に接着剤Rを塗布する。 分断装置60は、後述するように圧着治具20が当接したフィルム34に対して、フィルム34の反対側の面からカッター61を当接する(図6参照)。この当接により、接着部材34Bを形成する。この接着部材34Bは、第1の基板100と第2の基板200との接合に使用される。 制御装置50は、圧着治具20の加圧や加熱、ロール装置30によるフィルム34の送出やロール装置30の移動、塗布装置40による接着剤の塗布、分断装置60によるフィルムの分断の制御を行う。制御装置50は、主制御部51と、入力部52と、出力部53と、治具位置制御部54と、治具加熱制御部55と、ロール位置制御部56と、塗布器制御部57と、送出制御部58と、分断制御部59とを主たる構成要素とする。また、各要素は相互にバスで接続されている。 主制御部51は、制御装置50全体の制御を行う。入力部52は、ユーザによる圧着の開始や中止、圧着条件等の操作入力を行う。出力部53は、加圧や加熱のプロファイル、フィルム34の送出状況等、本装置の駆動状況を表示する。治具位置制御部54は、圧着治具20の移動及び加圧を制御する。
The
圧着治具20の移動とは、下降・上昇の他、平面方向X方向Y方向による位置も制御できるようにしても良い。治具加熱制御部55は、圧着治具20の加熱を制御する。治具加熱制御部55は圧着治具20内に熱電対等を設けることで、圧着治具20の温度を監視する。ロール位置制御部56は、ロール装置30の移動を制御する。塗布器制御部57は、塗布装置40の塗布を制御する。送出制御部58は、フィルム34の送出を制御する。分断制御部59は、分断装置60の動きを制御する。 次に本発明の実施の形態に係る熱圧着装置の制御方法を説明する。図2は、本発明の実施の形態に係る熱圧着装置の制御方法を示したフローチャートである。 図2に示すように、熱圧着装置1は、まずフィルム巻き取り指示があったか否かを判断する(ステップS10)。例えば、ユーザが入力部52を操作することにより圧着開始の指示があることをトリガとしてフィルム巻取り指示があったものとみなすように構成しても良い。その結果、フィルム巻き取りの指示がないと判断した場合には(ステップS10のNo)、この指示があるまで後述する処理は行わない。
The movement of the crimping
一方、フィルム巻き取りの指示があったと判断した場合には(ステップS10のYes)、送出制御部58の指示によりフィルム34の巻取りを開始する(ステップS20)。
On the other hand, if it is determined that there is an instruction for film winding (Yes in step S10), winding of the
即ち、送出制御部58の指示によりロール装置30の第2のロール部31bの図示せぬモータ部の駆動を開始する。第2のロール部31bが半時計方向(矢印D方向)に回転することでテープ状のフィルム34を巻き取る。この巻き取りの開始に伴い、第1のロール部31aの図示せぬ回転軸も回転し、新しいフィルム34を圧着治具20へ送出することとなる。
That is, driving of a motor unit (not shown) of the
次に、塗布器制御部57の指示により塗布装置40による接着剤Rの塗布を開始する(ステップS30)。図3は、塗布装置40における接着剤Rの塗布の様子を示した図である。即ち、図3に示すようにロール装置30がフィルム34をE方向に送出を開始した後に、塗布器制御部57は塗布装置40を制御して接着剤Rの塗布を開始する。塗布装置40による接着剤Rの塗布は、フィルム34の端部に向けて塗布される。図4は、塗布装置40によるフィルム34への接着剤Rの塗布位置を示した図である。図4(a)は、フィルム34が第1のロール部31a側のガイドローラ35を通り過ぎた後の位置に向けて塗布装置40を設定した場合を示している。図4(b)は、フィルム34が第1のロール部31a側のガイドローラ35を通り過ぎる前の位置に向けて塗布装置40を設定した場合を示している。
Next, application of the adhesive R by the
図4に示すように、塗布装置40の塗布はフィルム34が第1のロール部31a側のガイドローラ35を通り過ぎる前後のどちらの位置に向けてもよい。尚、例えば図4(b)のようにガイドローラ35を通り過ぎる前の位置に向けて塗布すれば、接着剤Rはガイドローラ35の回転により、フィルム34とガイドローラ35との間を通過するため、より接着剤Rがフィルム34に馴染みやすくなる。
As shown in FIG. 4, the application of the
上述したステップS30を実施することより、接着剤Rがフィルム34の端部34a,34bへの塗布が開始されることとなる。
By performing step S30 described above, application of the adhesive R to the end portions 34a and 34b of the
次に、フィルム34が所定量移動したか否かを判断する(ステップS40)。即ち、第2のロール部31bの駆動により、フィルム34が後述する接続部材34Bとして利用される長さとして予め設定された長さの分が移動したか否かを判断する。この判断は、主制御部51が送出制御部58の送出を常に監視して移動量を検出するように構成しても良いし、送出制御部58自身がその長さを検出するように構成しても良い。
Next, it is determined whether or not the
その結果、フィルム34が所定量移動していないと判断した場合には(ステップS40のNo)、所定量移動すると判断するまで以降の処理は行わない。一方、フィルム34が所定量移動したと判断した場合には(ステップS40のYes)、送出制御部58の指示によりフィルム34の巻取りを終了する(ステップS50)。即ち、送出制御部58の指示によりロール装置30の第2のロール部31bの図示せぬモータ部の駆動を停止する。
As a result, when it is determined that the
次に、塗布器制御部57の指示により塗布装置40による接着剤Rの塗布を終了する(ステップS60)。即ち、ロール装置30によるフィルム34の端部への接着剤Rの塗布を終了する。これにより、フィルム34の端部34a,34bには、接続部材34Bとして利用される長さ分の接着剤Rが塗布されたことになる。
Next, the application of the adhesive R by the
次に、圧着治具20の下降を開始する(ステップS70)。即ち、治具位置制御部54の指示により圧着治具20の下降を開始する。この圧着治具20の下降の開始により、圧着治具20は、フィルム34に向けて下降を開始する。図5は、圧着治具20の下降の様子を示した図である。図5に示したように、治具位置制御部54は、圧着治具20に圧力P1を加圧しながら圧着治具20を下降させる。
Next, the crimping
次に、圧着治具20がフィルム34に到達したか否かを判断する(ステップS80)。
Next, it is determined whether or not the crimping
即ち、治具位置制御部54により圧着治具20がフィルム34まで到達したか否かを判断する。この判断は、治具位置制御部54が、予め所定の移動量分を圧着治具に対して下降させた場合にフィルム34まで到達したと判断するように構成しても良い。また、圧着治具20がフィルム34への到達により反力得ることで圧着治具20への加圧力が変化することを検出した際に圧着治具20がフィルム34まで到達したと判断するように構成しても良い。
That is, the jig
その結果、圧着治具20がフィルム34に到達していないと判断した場合には(ステップS80のNo)、圧着治具20がフィルム34に到達したと判断するまで以降の処理は行わない。一方、圧着治具20がフィルム34に到達したと判断した場合には(ステップS80のYes)、治具位置制御部54による圧着治具20の下降を終了する(ステップS90)。これにより、圧着治具20の下降は停止する。以上の処理により、圧着治具20はフィルム34と接触するまで下降することとなる。
As a result, when it is determined that the crimping
次に、分断装置60によりフィルム34を分断する(ステップS100)。即ち、分断制御部59の指示により分断装置60を圧着治具20に向けて移動することにより、フィルム34を切断する。
Next, the
図6は、分断装置60の移動の様子を示した図である。図6に示したように、分断制御部59による分断装置60の移動指示により、カッター61が圧着治具20方向(図6では、鉛直上方向)に向けて移動する。圧着治具20には治具位置制御部54の制御により継続して所定の圧力P1が圧着治具20に対して加わっているものとする。従って、フィルム34は、圧着治具20とカッター61のせん断加工によりフィルム34が分断されることとなる。
FIG. 6 is a diagram illustrating the movement of the cutting device 60. As shown in FIG. 6, the
図7は、フィルム34の分断の様子を示した図である。図7(a)は、カッター61によるフィルム34の分断の開始の時を示した図であり、図7(b)は、カッター61によるフィルム34の分断の途中を示した図であり、図7(c)は、カッター61によるフィルム34の分断の完了を示した図である。既述ではフィルム34が分断されると説明したが、既述の「分断」とは、実際ステップS100の処理を行うことにより、第2の積層部材34bに切り欠きαを形成することを意味する。
FIG. 7 is a view showing a state of dividing the
即ち、フィルム34は、詳細には、第1の積層部材34aと、この第1の積層部材34a上に積層された第2の積層部材34bから構成されている。ここで、第1の積層部材34aは、第2の積層部材34bよりも少なくともせん段方向には高い剛性を有した部材である。また、第2の積層部材34bは、接着性を有した部材である。第2の積層部材34bは、例えばACFやACPである。
Specifically, the
図7(a)に示すように、カッター61は、フィルム34の第2の積層部材34b側からせん段を開始する。フィルム34は、圧着治具20とカッター61との間に挟まれることから、分断が開始される。第1の積層部材34aと第2の積層部材34bとのせん段方向の剛性の違いから、図7(b)に示すように、カッター61は、第1の積層部材34aを分断するまでには至らない、但し、第2の積層部材34bは完全に分断される。そして、カッター61の上昇を終了させ、所定位置に戻すことで、図7(c)に示すように、フィルム34における第2の積層部材34bの分断が完了することとなる。カッター61は、2箇所あるため、この2つのカッター61による分断で1つの領域である接続部材34Bか形成されることとなる。尚、2つのカッター61間の距離は接続部剤34Bの長さと等しく設けられていることが好ましい。
As shown in FIG. 7A, the
次に、圧着治具20の下降移動により接続部材34Bを第1の基板100上に搭載する(ステップS110)。図8は、接続部材34Bの第1の基板100への搭載の様子を示した図である。図9は台座10へ搭載する第1の基板100の一例を示した図である。図9(a)は、第1の基板100を天面から見た図であり、図9(b)は、A−A断面を示した図である。図9に示すように第1の基板100は、絶縁材である基材101の上に導電材である複数の配線102が所定の間隔で積層され、その上に被覆材103が積層されている。また、第1の基板100は、基板間接続を行うために配線102の一部が露出する第1の接続部104の領域が設けられている。尚、配線102がない部分は基材101の上に直接被覆材103が積層されている。配線102の露出部分は電極としての役割を担う。
Next, the connecting
図8に示したように、治具位置制御部54の指示により圧着治具20を下降移動させ、フィルム34と接触してもなお、下降を継続させる。そして予め台座10上に搭載しておいた第1の基板100上のにフィルム34を押し付ける状態で圧着治具20を搭載する。
As shown in FIG. 8, the crimping
この際に所定の圧力P2を加圧して第1の基板100に向けて圧着治具20を押し付けることとなる。
At this time, a predetermined pressure P2 is applied and the crimping
次に、圧着治具20の上昇移動させ所定の位置に戻す(ステップS120)。即ち、治具位置制御部54の指示により圧着治具20を上昇移動させ、元の位置に戻す。この圧着治具20の上昇により、フィルム34も元の位置に戻るが、フィルム34の第2の積層部材34bにおいて、カッター61により分断されて形成された接続部材34Bは、第1の基板100上に接続したままとなる。即ち、第2の積層部材34bの端部には接着剤Rが塗布されているため、圧着治具20による加圧により接続部材34Bは第1の基板100と接続される(仮貼り)。従って、治具加熱制御部55による圧着治具20への加熱を行うことなく、接続部材34Bの第1の基板100への仮貼りが可能になる。
Next, the crimping
次に、第2の基板200を第1の基板100へ搭載することで、熱圧着を行う(ステップS130)。即ち、接続部材34Bが仮貼りされた第1の基板100上に第2の基板200を搭載し、圧着治具20を加熱・加圧することにより、第1の基板100と第2の基板200とを熱圧着処理する。
Next, thermocompression bonding is performed by mounting the
図10は第2の基板200を示した図である。図10(a)は、第2の基板200を天面から見た図であり、図10(b)は、B−B断面を示した図である。図10に示すように第2の基板200は、絶縁材である基材201の上に導電材である複数の配線202が配線102と同じ所定の間隔で積層され、その上に被覆材203が積層されている。また、第2の基板200は、基板間接続を行うために配線202の一部が露出する第2の接続部204の領域が設けられている。尚、配線202がない部分は基材201の上に直接被覆材203が積層されている。配線202の露出部分は電極としての役割を担う。第2の基板200は、例えばFPCである。
FIG. 10 is a view showing the
図11は、圧着治具20による熱圧着の様子を示した図である。図11に示すように、接続部材34Bが仮貼りされた第1の基板100上に、圧着治具20を搭載して加熱・加圧することにより、第1の基板100と第2の基板200とを熱圧着する。この第2の基板200の配置は第1の接続部104と第2の接続部204とを対向させるように配置する。これにより、第1の基板100と第2の基板200とは接続されることとなる。尚、このステップS130の処理は既存の処理工程と同じであるためこれ以上の詳述は割愛する。
FIG. 11 is a diagram showing a state of thermocompression bonding by the crimping
1 熱圧着装置
10 台座
20 圧着治具
20a 圧着面
30 ロール装置
31 ロール部
31a 第1のロール部
31b 第2のロール部
32 可動部
33 連結軸
34 フィルム
34a 第1の積層部材
34b 第2の積層部材
34B 接続部材
35 ガイドローラ
36 可動軸
40 塗布装置
40a 第1の塗布器
40b 第2の塗布器
50 制御装置
51 主制御部
52 入力部
53 出力部
54 治具位置制御部
55 治具加熱制御部
56 ロール位置制御部
57 塗布器制御部
58 送出制御部
59 分断制御部
60 分断装置
61 カッター
100 第1の基板
101 基材
102 配線
103 被覆材
104 第1の接続部
200 第2の基板
201 基材
202 配線
203 被覆材
204 第2の接続部
300 接続部材
R 接着剤
T 張力
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