JP2009277967A - Electronic component mounting device - Google Patents
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本発明は、基板の配線パターン上にハンダを印刷し、このハンダ上に電子部品を実装した基板をリフロー炉で加熱してハンダ付けを行う形式の電子部品実装装置に関する。 The present invention relates to an electronic component mounting apparatus of a type in which solder is printed on a wiring pattern of a substrate, and a substrate on which electronic components are mounted on the solder is heated in a reflow furnace to perform soldering.
この種の実装装置(システム)としては、例えば特許文献1に開示された技術が既に知られている。この技術では、一方向へ移動するコンベアなどで連続したラインに沿って、基板供給機、印刷機、実装機、リフロー炉、基板格納機が、この順で配置されている。基板供給機でラインに供給された基板が印刷機に運ばれ、その配線パターン上にペースト状のハンダが印刷された後、実装機においてハンダ上に電子部品が実装される。電子部品が実装された基板はリフロー炉で加熱されてハンダ付けの処理が行われた後、基板格納機において基板がラインから取り出されて格納される。
特許文献1に開示された技術では、基板を一方向へ搬送するラインに沿ってハンダの印刷処理、電子部品の実装処理、リフロー炉での加熱処理を順に行っている。このため、ライン始端の基板供給機からライン終端の基板格納機までの距離が長くなり、実装装置(システム)全体が大型になる。したがって、電子部品が実装された基板を組み付けて所定の製品を完成するためのライン内に、この実装システムを組み込むことが難しく、半製品である基板の中間在庫が必要になる。
In the technique disclosed in
本発明は、このような課題を解決しようとするもので、その目的は、電子部品実装装置の小型化を図り、この装置を最終完成製品の製造ライン内に組み込むことを可能とし、半製品であるプリント配線基板の中間在庫を不要にする等の要求を実現することである。 The present invention is intended to solve such a problem, and its purpose is to reduce the size of the electronic component mounting apparatus and to incorporate this apparatus into the production line of the final finished product. It is to realize a demand such as eliminating the need for intermediate stock of a certain printed wiring board.
本発明は、上記の目的を達成するためのもので、以下のように構成されている。
第1の発明は、基板に電子部品を接続する配線パターン上にハンダを印刷し、このハンダ上に電子部品を実装した基板をリフロー炉で加熱することによってハンダを溶かしてハンダ付けを行う形式の電子部品実装装置であって、所定の作業位置において基板を定位置にセットすることが可能なセット治具と、このセット治具を、作業位置から基板にハンダを印刷する印刷機を経て、基板に電子部品を実装する実装機までの間を往復移動させる搬送機構と、セット治具の往復移動方向に沿って平行に配置され、リフロー炉の中を通過して作業位置に向かって移動可能なコンベアと、実装機で電子部品が実装された基板を、セット治具からリフロー炉のコンベア上に移すことが可能な転送機とを備えている。
The present invention is for achieving the above object, and is configured as follows.
In the first invention, solder is printed on a wiring pattern for connecting an electronic component to the substrate, and the substrate on which the electronic component is mounted is heated in a reflow furnace to melt the solder and perform soldering. An electronic component mounting apparatus, a set jig capable of setting a substrate at a predetermined position at a predetermined work position, and a printing machine that prints solder on the substrate from the work position. It is arranged in parallel along the reciprocating movement direction of the set jig and reciprocating between the mounting machine for mounting electronic components on the machine, and it can move toward the working position through the reflow furnace A conveyor and a transfer machine capable of transferring a substrate on which electronic components are mounted by a mounting machine from a setting jig onto a conveyor of a reflow furnace are provided.
このように、所定の作業位置において基板がセットされたセット治具をハンダの印刷機を経て電子部品の実装機まで移動させた後は、それまでの移動方向とは反転した方向へ移動するコンベア上に基板を移してリフロー炉を通過させることにより、電子部品の実装を終えた基板が元の作業位置に戻されることになる。したがって、実装装置が小型になり、基板を組み付けて製品を完成するためのライン内に実装装置を組み込むことが可能となり、半製品であるプリント配線基板の中間在庫を不要にする等の要望へと展開することができる。 In this way, after the set jig on which the substrate is set at the predetermined work position is moved to the electronic component mounting machine through the solder printing machine, the conveyor moves in the direction reverse to the previous moving direction. By moving the substrate upward and passing through the reflow furnace, the substrate on which the electronic component has been mounted is returned to the original working position. Therefore, the mounting device becomes smaller, and it is possible to incorporate the mounting device in the line for assembling the board to complete the product, and the need for intermediate stock of printed circuit boards, which are semi-finished products, is eliminated. Can be deployed.
第2の発明は、第1の発明において、ハンダの印刷機は、基板の配線パターン上にペースト状のハンダを供給するマスキングシートと、このマスキングシートの表面に接触した状態で移動可能なスキージとを備え、このスキージは、マスキングシートの表面に接触する部分のみが開放された中空形状に設定されている。
これにより、ペースト状のハンダがスキージの移動中においても、その内部からはみ出すことがなく、かつ、ハンダに異物が混入することも防止できる。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the solder printer includes a masking sheet that supplies paste solder on the wiring pattern of the substrate, and a squeegee that is movable in contact with the surface of the masking sheet. The squeegee is set in a hollow shape in which only a portion in contact with the surface of the masking sheet is opened.
Thereby, even when the paste-like solder is moving the squeegee, it does not protrude from the inside thereof, and foreign matter can be prevented from entering the solder.
第3の発明は、第2の発明において、セット治具は、基板を嵌め込む凹部を備えているとともに、搬送機構に対して昇降させることが可能に構成され、印刷機での印刷工程においてセット治具を上昇させることにより、基板の表面をマスキングシートに接合させることが可能である。また、この印刷工程におけるセット治具の上昇に先だって、その凹部にセットされている基板の孔に位置決めピンが挿入されるように構成されている。
これにより、セット治具に基板が正確に位置決めされ、この基板に対するハンダの印刷、あるいは電子部品の実装にばらつきがなく、これらが常に正確に行われる。
According to a third invention, in the second invention, the setting jig includes a recess into which the substrate is fitted, and is configured to be able to move up and down with respect to the transport mechanism, and is set in a printing process by a printing press. By raising the jig, the surface of the substrate can be bonded to the masking sheet. Further, prior to the raising of the setting jig in the printing process, the positioning pins are inserted into the holes of the substrate set in the recesses.
As a result, the substrate is accurately positioned on the set jig, and there is no variation in solder printing or electronic component mounting on the substrate, and these are always performed accurately.
第4の発明は、第1,2又は3の発明において、リフロー炉の内部には、エアヒーターからの熱風が供給されるように構成されているとともに、熱風の供給口と炉内を通過するコンベアとの間に拡散板が配置されている。
この構成においては、熱風が拡散板で拡散され、かつ、拡散板からコンベア上に向けて放射される遠赤外線によって基板を効率よく加熱することができるので、省電力で、かつ、リフロー炉の小型化が可能となる。
According to a fourth invention, in the first, second, or third invention, the reflow furnace is configured to be supplied with hot air from an air heater and passes through the hot air supply port and the furnace. A diffusion plate is arranged between the conveyor.
In this configuration, hot air is diffused by the diffusion plate, and the substrate can be efficiently heated by far infrared rays radiated from the diffusion plate toward the conveyor. Therefore, power saving is achieved and the reflow furnace is compact. Can be realized.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を用いて説明する。
図1〜図3で示すように、プリント配線基板の電子部品実装装置は、フレーム10に支持されたベース12上において、基板をセットするためのセット治具20、ハンダの印刷機50、電子部品の実装機60、リフロー炉70がそれぞれ配置されている。なお、実装機60は、後述するように基板の転送機を兼ねている。また、この実装装置において、図1の手前側あるいは図3の左側が作業位置14であり、そのスペース、特に図1の左右方向の幅スペースは作業者一人分程度に設定されている。
図1の平面図で明らかなように、セット治具20および印刷機50は図面の右側に配置され、リフロー炉70は図面の左側に配置されている。そして、転送機を兼ねる実装機60は、作業位置14の反対側に配置されている。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 to 3, an electronic component mounting apparatus for a printed wiring board includes a
As apparent from the plan view of FIG. 1, the
まず、セット治具20の構成を説明する。
図4〜図6からも明らかなようにセット治具20は、後述する搬送機構40のシリンダ42によって昇降する昇降部材44に支持されたセットプレート21を有する。このセットプレート21の上面には、基板(図示省略)を嵌め込んだ状態でセットするための矩形の凹部21aが形成されている。この凹部21a内における対角線上の二箇所には、セットプレート21の上下両面間に貫通した貫通孔21bが形成されている。
図5および図6で示す昇降機30のシリンダベース32は、搬送機構40の昇降部材44に支持されている。このシリンダベース32の下面側にはシリンダ34が上向きに組み付けられており、そのロッド36はシリンダベース32の上側に位置する昇降プレート38に結合されている。したがって、シリンダ34の駆動制御によって昇降プレート38が上下に移動する。
First, the configuration of the
As is clear from FIGS. 4 to 6, the
The
セットプレート21と昇降プレート38との間に位置するフローティング部材23は、該フローティング部材23と昇降プレート38との間に介在させたスプリング25によってフローティング状態に支持されている。フローティング部材23の下部外側面に形成されているフランジ23aは、昇降プレート38に固定されたストッパー26が係合しており(図6)、スプリング25の弾性力によって押し上がられているフローティング部材23の位置が規制されている。
また、セットプレート21の対角線上の二箇所には、下方へ延びるガイドロッド24の上端部がそれぞれ固定されている。これらのガイドロッド24は、フローティング部材23および昇降機30の昇降プレート38に挿通させている。これにより、フローティング部材23および昇降プレート38が、両ガイドロッド24に案内されて昇降することになる。
The
Moreover, the upper end part of the
フローティング部材23には、セットプレート21の両貫通孔21bと同軸心上において上下両面間に貫通した貫通孔23bがそれぞれ形成されている。これらの貫通孔23b内にはパイプ形状の位置決めピン23cが挿通状態でそれぞれ組み込まれ、これらの位置決めピン23cの基端部はフローティング部材23に固定されている(図6)。また、両位置決めピン23cの先端部分は、セットプレート21の対応する貫通孔21bに挿入されているとともに、この先端部分は周方向に四分割されて径の拡張が可能となっている。そして、位置決めピン23cの先端は小径部分になっており、この部分がセットプレート21の凹部21aにセットされる基板の孔に対し、該基板のセットが多少ずれていても挿入されるようになっている。
両位置決めピン23cの中には、先端部がテーパーコーン面になったテーパーピン27がそれぞれ挿入されている。これらのテーパーピン27の下端部は、昇降プレート38に固定されている。
The floating
In both positioning
昇降機30におけるシリンダ34の駆動制御により、昇降プレート38が図6で示す定位置から上昇すると、その上昇に応じた分だけフローティング部材23が昇降プレート38に対してスプリング25の弾性力で押し上げられる。すなわち、フローティング部材23に固定されている位置決めピン23cと、昇降プレート38に固定されているテーパーピン27とは、図6で示す相対的な位置関係を保ったままで上昇することになる。したがって、テーパーピン27に先行して位置決めピン23cが上昇し、その小径部分が基板の孔に挿入される。
昇降プレート38の上昇により、フローティング部材23の上面がセットプレート21の下面に接触すると、その後はスプリング25を圧縮しながら昇降プレート38とテーパーピン27のみが上昇する。これに伴い、位置決めピン23cに対してテーパーピン27が相対的に上昇し、該テーパーピン27のテーパーコーン面によって位置決めピン23cの先端部分の径を拡張させる。この結果、位置決めピン23cの小径部分と基板の孔との隙間が詰められ、該基板がセットプレート21の凹部21aに正確に位置決めされる。
When the
When the upper surface of the
搬送機構40は、図1〜図3で示すように実装装置のベース12上に配置されている。この搬送機構40のシリンダ42および昇降部材44は、ベース12上を作業位置14と実装機60との間で往復できるように構成されている。そして、前述したように搬送機構40の昇降部材44に、セット治具20および昇降機30が支持されている。したがって、搬送機構40はセット治具20(昇降機30を含む)を、図1の実線で示す基板のセット位置Aから仮想線で示す電子部品の実装位置Cまでの間で往復移動させることができる。なお、セット位置Aと実装位置Cとのほぼ中間に、図1の仮想線で示すハンダの印刷位置Bがある。
The
つづいて、印刷機50について説明する。
図7および図8からも明らかなように、実装装置のベース12上に印刷機50の支持台51が配置されている。この支持台51は、セット治具20および搬送機構40の上方に位置しており(図2および図3)、その先端側には印刷機50のマスキングシート53を張ったシート枠52が取り付けられている。このマスキングシート53は、基板の配線パターン上にペースト状のハンダを供給(印刷)するためのものである。
また、支持台51上には印刷機50の駆動機構54が配置されており、これの駆動制御によって移動する移動部材55には、マスキングシート53の上方へ延びるアーム55aが取り付けられている。このアーム55aの端部には昇降機56が設けられ、そのスピンドルの下端部には、印刷機50のスキージ58が結合されている。なお、駆動機構54の移動部材55は、セット治具20における搬送機構40のシリンダ42と同方向へ往復移動し、それによってスキージ58がマスキングシート53上を図7の実線位置と仮想線位置との間で往復移動する。
Next, the
As is clear from FIGS. 7 and 8, the
A
図9および図10で示すようにスキージ58は、その内部が中空になっており、マスキングシート53と接触する下面が開放された「お椀形状」をしている。このスキージ58は、ウレタン樹脂などによる一体成形品であり、その下面をマスキングシート53に接触させることにより、中空の内部は密閉された状態になる。
スキージ58は、昇降機56によって上下に移動させることができる。そこで、図8で示すようにスキージ58を上げた状態では、マスキングシート53の上にペースト状のハンダを補給することができる。そして、スキージ58を下げることにより、その中空内部にハンダを取り込んだ状態で、下面をマスキングシート53の表面に密接させることができる。
As shown in FIG. 9 and FIG. 10, the
The
つぎに、実装機60について説明する。
実装機60は、ベース12上に配置された図1〜図3で示すロボットアーム61を主体として構成されている。このロボットアーム61は、図1で示す軸心62回りに旋回させる駆動制御が可能であるとともに、図3で示すスピンドル63を上下方向へ駆動制御することができる。このスピンドル63の下端部には部品用チャック64が装着されており、この部品用チャック64は電子部品(図示省略)を把持し、あるいは把持を解除する制御が可能である。なお、ロボットアーム61の近傍のベース12上には、実装機60に電子部品を供給するための部品ストカー68が配置されている。
既に述べたように実装機60は、基板をセット治具20からリフロー炉70に移すための転送機を兼用している。つまり、ロボットアーム61は、図3で示すように転送機用のスピンドル65を備えており、このスピンドル65を上下方向へ駆動制御することができる。このスピンドル65の下端部には基板用チャック66が装着されており、基板用チャック66は基板を把持し、あるいは把持を解除する制御が可能である。
Next, the mounting
The mounting
As described above, the mounting
つぎに、リフロー炉70について説明する。
図11および図12からも明らかなように、実装装置のベース12上にリフロー炉70が配置されている。このリフロー炉70は、既に説明したようにセット治具20および印刷機50の反対側(図1および図2の左側)に位置している。また、リフロー炉70のコンベア72は、セット治具20の往復移動方向に沿って平行で、かつ、図1の仮想線で示すセット治具20の実装位置Cと対向する位置からリフロー炉70の中を通過して作業位置14に臨む位置までの範囲にわたって配置されている。そして、このコンベア72は実装位置Cと対向する側から作業位置14に向かって連続的に移動するように構成されている。
リフロー炉70の上面壁には、コンベア72の移動方向に沿って複数個のエアヒーター74が接続され、これらのエアヒーター74からリフロー炉70の内部に熱風が供給されるようになっている。リフロー炉70の上面壁の内側には、各エアヒーター74からの熱風の供給口76と対向する拡散板78がそれぞれ設けられている。したがって、各供給口76から吹き出される熱風は、拡散板78によって炉内に拡散されるとともに、拡散板78からコンベア72に向けて遠赤外線が放射される。
Next, the
As is clear from FIGS. 11 and 12, a
A plurality of
以上のように構成された装置によってプリント配線基板に電子部品を実装する作業を説明する。
まず、装置の作業位置14に立っている作業者により、図1のセット位置Aに待機しているセット治具20におけるセットプレート21の凹部21aに基板を嵌め込んでセットするとともに、スタートスイッチ(図示省略)をオンにする。これにより、前述したように昇降機30のシリンダ34によって昇降プレート38が上昇し、セットプレート21の凹部21aにセットされている基板の孔に位置決めピン23cの先端が挿入され、かつ、その径が拡張される。この結果、セットプレート21に対して基板が正確に位置決めされる。
昇降機30の作動と並行して、搬送機構40によってセット治具20を図1のセット位置Aから印刷位置Bまで移動させて停止する。この印刷位置Bにおいて、搬送機構40のシリンダ42によって昇降部材44を上昇させ、セットプレート21が基板の表面を印刷機50のマスキングシート53下面に接触させて、その状態に保持する。
The operation of mounting electronic components on the printed wiring board using the apparatus configured as described above will be described.
First, an operator standing at the
In parallel with the operation of the
ここで、印刷機50の駆動機構54が駆動制御され、それによってスキージ58がマスキングシート53上を図7の実線位置と仮想線位置との間で往復移動する。これにより、スキージ58の中空内部にあるペースト状のハンダが、基板の配線パターン上に印刷される。そして、印刷機50の駆動機構54が停止した後、搬送機構40のシリンダ42によって昇降部材44を下降させることにより、セットプレート21が下降して基板の表面がマスキングシート53の下面から離れる。ただし、位置決めピン23cの先端部は基板の孔に挿入されたままであり、セットプレート21に対する該基板の位置決めは保持されている。
セットプレート21を元の位置に下降させた後、再び搬送機構40の作動によってセット治具20を図1の印刷位置Bから実装位置Cまで移動させて停止する。
Here, the
After the
セット治具20の移動によって実装位置Cまで運ばれた基板の表面には、印刷機50によって所定の配線パターン上にハンダが印刷されている。ここで、実装機60の駆動制御により、ロボットアーム61の図1で示す軸心62回りの旋回動作、図3で示すスピンドル63の上下移動、その下端部に装着されている部品用チャック64の作動を繰り返し、部品ストカー68にある電子部品が基板のハンダ上に実装される。
前述したように実装機60は転送機を兼用しており、実装機60としての機能によって基板のハンダ上に必要な電子部品の実装を終えたら、今度は転送機としての機能に切替わる。すなわち、ロボットアーム61の旋回動作、図3で示すスピンドル65の上下移動、その下端部に装着されている基板用チャック66の作動により、セット治具20のセットプレート21にセットされている基板を、リフロー炉70のコンベア72上に移す。このタイミングにおいて、搬送機構40によってセット治具20が図1のセット位置Aに戻される。
Solder is printed on the predetermined wiring pattern by the
As described above, the mounting
リフロー炉70のコンベア72は、前述したように作業位置14に向かって連続的に移動している。したがって、このコンベア72上に移された基板はリフロー炉70の中を通過して作業位置14に臨む位置に運ばれる。基板はリフロー炉70の中を通こすることによって加熱され、印刷機50によって印刷されたハンダを溶かして電子部品とのハンダ付けが行われる。そして、リフロー炉70から送り出された実装基板は、作業位置14においてコンベア72上から回収される。
リフロー炉70の内部においては、前述したように各エアヒーター74の供給口76から供給される熱風が拡散板78によって炉内に均一に拡散されるとともに、拡散板78からコンベア72上の基板に向けて遠赤外線が放射される。したがって、基板を効率よく加熱することができ、リフロー炉70の小型化、ならびに省電力が可能となる。
The
Inside the
このように、本実施の形態における電子部品実装装置では、一箇所の作業位置14においてセット治具20のセットプレート21にセットした基板を一方向へ移送させる間にハンダの印刷および電子部品の実装を行う。その後は、基板の移送方向を反転してリフロー炉でハンダ付けを行い、電子部品の実装を終えた基板を元の作業位置14に戻すことができる。したがって、これまでのように一方向へ移動するコンベアなどで連続したラインに沿って、ハンダの印刷、電子部品の実装、リフロー炉内での加熱によるハンダ付けを順に行うシステムと異なり、実装装置自体が小型・コンパクトになる。この結果、電子部品が実装された基板を組み込んで製品を完成するためのライン内に、実装装置を組み込むことが可能となり、半製品であるプリント配線基板の在庫を不要にする等の要求に対応することができる。
Thus, in the electronic component mounting apparatus according to the present embodiment, solder printing and electronic component mounting are performed while the substrate set on the
14 作業位置
20 セット治具
30 リフト機構
40 搬送機構
50 印刷機
60 実装機
70 リフロー炉
72 コンベア
14 working
Claims (4)
所定の作業位置において基板を定位置にセットすることが可能なセット治具と、このセット治具を、作業位置から基板にハンダを印刷する印刷機を経て、基板に電子部品を実装する実装機までの間を往復移動させる搬送機構と、セット治具の往復移動方向に沿って平行に配置され、リフロー炉の中を通過して作業位置に向かって移動可能なコンベアと、実装機で電子部品が実装された基板を、セット治具からリフロー炉のコンベア上に移すことが可能な転送機とを備えている電子部品実装装置。 This is an electronic component mounting device that performs soldering by printing solder on a wiring pattern that connects electronic components to a board, and then heating the board on which this electronic component is mounted in a reflow furnace to melt the solder. And
A mounting jig that can set a substrate in a predetermined position at a predetermined work position, and a mounting machine that mounts electronic components on the board through a printing machine that prints solder on the board from the working position. A transport mechanism that reciprocally moves between the conveyor, a conveyor that is arranged in parallel along the reciprocating direction of the set jig, and that can move through the reflow furnace toward the working position, and an electronic component on the mounting machine. An electronic component mounting apparatus provided with a transfer machine capable of transferring a substrate mounted with a transfer from a set jig onto a conveyor of a reflow furnace.
ハンダの印刷機は、基板の配線パターン上にペースト状のハンダを供給するマスキングシートと、このマスキングシートの表面に接触した状態で移動可能なスキージとを備え、このスキージは、マスキングシートの表面に接触する部分のみが開放された中空形状に設定されている電子部品実装装置。 An electronic component mounting apparatus according to claim 1,
The solder printing machine includes a masking sheet that supplies paste solder on the wiring pattern of the substrate, and a squeegee that can move in contact with the surface of the masking sheet. An electronic component mounting apparatus that is set in a hollow shape in which only a contact portion is open.
セット治具は、基板を嵌め込む凹部を備えているとともに、搬送機構に対して昇降させることが可能に構成され、印刷機での印刷工程においてセット治具を上昇させることにより、基板の表面をマスキングシートに接合させることが可能であるとともに、この印刷工程におけるセット治具の上昇に先だって、その凹部にセットされている基板の孔に位置決めピンが挿入されるように構成されている電子部品実装装置。 An electronic component mounting apparatus according to claim 2,
The setting jig is provided with a recess for fitting the substrate, and is configured to be able to be raised and lowered with respect to the transport mechanism. By raising the setting jig in a printing process in a printing machine, the surface of the substrate is Electronic component mounting that can be joined to the masking sheet and that the positioning pins are inserted into the holes in the board set in the recesses prior to the raising of the set jig in this printing process apparatus.
リフロー炉の内部には、エアヒーターからの熱風が供給されるように構成されているとともに、熱風の供給口と炉内を通過するコンベアとの間に拡散板が配置されている電子部品実装装置。
The electronic component mounting apparatus according to claim 1, 2, or 3,
An electronic component mounting apparatus in which hot air from an air heater is supplied inside the reflow furnace, and a diffusion plate is disposed between the hot air supply port and a conveyor passing through the furnace .
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