JP2011082242A - 電子部品実装装置及び電子部品実装方法 - Google Patents

電子部品実装装置及び電子部品実装方法 Download PDF

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Abstract

【課題】電子部品と基板との間の接合不良の発生を防止することができ、更には電子部品の基板上への装着精度を向上させることができる電子部品実装装置及び電子部品実装方法を提供する。
【解決手段】実装ヘッド5が、下方に延びた転写ピン8及び吸着ノズル7をそれぞれ少なくともひとつ備える。部品供給テーブルより供給される電子部品Cpを吸着ノズル7の下端に吸着させるとともに、接着剤供給容器より供給される接着剤Bdを転写ピン8の下端に付着させた後、実装ヘッド5を基板Pbの上方に移動させ、転写ピン8の下端に付着させた接着剤Bdを基板Pb上に転写させ、その基板Pb上の接着剤Bdを転写させた位置に、吸着ノズル7に吸着させた電子部品Cpを装着させる。
【選択図】図7

Description

本発明は、基板上に接着剤を塗布して電子部品を装着する電子部品実装装置及び電子部品実装方法に関するものである。
従来、基板上に接着剤を塗布して電子部品を装着する場合、基板に接着剤を塗布する塗布機と、接着剤が塗布された基板に電子部品を装着する部品実装機との2つの装置が必要であった(例えば、特許文献1)。塗布機は、上流側から投入された基板を基板位置決め部により位置決めし、転写ヘッドに設けられたピン状部材の下端に接着剤を付着させてその接着剤を基板上に転写(塗布)する構成を有し、部品実装機は、塗布機により搬出された基板を基板位置決め部により位置決めし、装着ヘッドに設けられた吸着ノズルの下端に電子部品を吸着してその部品を基板上の接着剤が転写された位置に装着する構成を有していた。
特開2006−13448号公報
しかしながら、上記のように、接着剤の塗布と電子部品の装着がそれぞれ別個の装置によって行われると、基板上に塗布された接着剤が電子部品の装着前に乾燥してしまって電子部品と基板との間に接合不良が発生するおそれがあるという問題点があった。また、塗布機と部品実装機はそれぞれが基板の位置決めを行って作業を行うことから、基板上の接着剤の塗布位置と電子部品の装着位置との間に位置ずれが起きて電子部品の基板への装着精度が低下するおそれがあるという問題点もあった。
そこで本発明は、電子部品と基板との間の接合不良の発生を防止することができ、更には電子部品の基板上への装着精度を向上させることができる電子部品実装装置及び電子部品実装方法を提供することを目的とする。
請求項1に記載の電子部品実装装置は、基板の位置決めを行う基板位置決め部と、接着剤の供給を行う接着剤供給部と、電子部品の供給を行う部品供給部と、下方に延びたピン状部材及び吸着ノズルをそれぞれ少なくともひとつ備えた実装ヘッドと、部品供給部より供給される電子部品を実装ヘッドの吸着ノズルの下端に吸着させるとともに、接着剤供給部より供給される接着剤を実装ヘッドのピン状部材の下端に付着させた後、実装ヘッドを基板の上方に移動させてピン状部材の下端に付着させた接着剤を基板上に転写させ、その基板上の接着剤を転写させた位置に、吸着ノズルに吸着させた電子部品を装着させる実装ヘッド作動制御手段とを備えた。
請求項2に記載の電子部品実装方法は、基板の位置決めを行う基板位置決め部と、接着剤の供給を行う接着剤供給部と、電子部品の供給を行う部品供給部と、下方に延びたピン状部材及び吸着ノズルをそれぞれ少なくともひとつ備えた実装ヘッドとを有した電子部品実装装置による電子部品実装方法であって、基板位置決め部により基板の位置決めを行う工程と、実装ヘッドの吸着ノズルの下端に部品供給部より供給される電子部品を吸着させる工程と、実装ヘッドのピン状部材の下端に接着剤供給部より供給される接着剤を付着さ
せる工程と、吸着ノズルの下端に電子部品を吸着させるとともに、ピン状部材の下端に接着剤を付着させた後、実装ヘッドを基板の上方に移動させる工程と、基板の上方に移動させた実装ヘッドのピン状部材の下端に付着させた接着剤を基板上に転写させる工程と、基板上の接着剤が転写された位置に、実装ヘッドの吸着ノズルに吸着させた電子部品を装着させる工程とを含む。
請求項3に記載の電子部品実装方法は、請求項2に記載の電子部品実装方法であって、実装ヘッドの吸着ノズルの下端に電子部品を吸着させる工程及び実装ヘッドのピン状部材の下端に接着剤を付着させる工程が終了した後、実装ヘッドを基板の上方に移動させる工程を実行する前に、ピン状部材の下端に付着させた接着剤及び吸着ノズルに吸着させた電子部品を下方から撮像して画像認識を行う工程を実行する。
本発明では、基板上に接着剤を転写(塗布)するピン状部材と、基板上の接着剤を転写した位置に電子部品を装着する吸着ノズルが同一の実装ヘッドに備えられているので、ピン状部材への接着剤の付着と吸着ノズルによる電子部品の吸着を行った後で実装ヘッドを基板の上方に移動させるようにすることにより、ピン状部材による基板上への接着剤の転写とその基板上の接着剤の転写を行った位置への吸着ノズルによる電子部品の装着とを連続的に行うことができる。このため、基板上に接着剤が塗布(転写)されてからそこに電子部品が装着されるまでの間に接着剤が乾燥してしまうようなことがなく、電子部品と基板との間の接合不良の発生を防止することができる。また、位置決めした基板に対して接着剤の転写と電子部品の装着とを基板の位置決めをやり直すことなく連続的に行うことができるので、接着剤の塗布位置と電子部品の装着位置との間に位置ずれが起きにくく、電子部品の基板上への装着精度を向上させることができる。
本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の概略構成図 (a)(b)本発明の一実施の形態における電子部品実装装置が備える実装ヘッドの斜視図 本発明の一実施の形態における電子部品実装装置による電子部品実装工程の実行手順を示すフローチャート 本発明の一実施の形態における電子部品実装装置が備える実装ヘッドを部品供給テーブルとともに示す斜視図 本発明の一実施の形態における電子部品実装装置が備える実装ヘッドを接着剤供給容器とともに示す斜視図 (a)(b)(c)本発明の一実施の形態における電子部品実装装置により電子部品を基板に実装する手順を説明する実装ヘッド及び基板の側面図 本発明の一実施の形態における電子部品実装装置が備える実装ヘッドを基板とともに示す斜視図 (a)(b)(c)本発明の一実施の形態における電子部品実装装置により電子部品を基板に実装する手順を説明する実装ヘッド及び基板の側面図 本発明の一実施の形態における電子部品実装装置が備える実装ヘッドを基板とともに示す斜視図
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1において、本実施の形態における電子部品実装装置1は、チップ部品等の電子部品Cpが載置された部品供給テーブル2と、上面に電子部品Cpが装着される基板Pbの搬送及び位置決めを行う基板搬送路3と、三軸直交型のロボット4により移動自在に設けられた実装ヘッド5を備えている。
図2(a),(b)において、実装ヘッド5の下部には下方に突没自在な複数のツール取り付け部6が設けられている。これらツール取り付け部6は5本×2列のマトリクス状に設けられており、そのうちの一方の列(5本)のツール取り付け部6には第1のツールとしての吸着ノズル7が、他の列(5本)のツール取り付け部6には第2のツールとしての転写ピン8(ピン状部材)がそれぞれ着脱自在に取り付けられている。
図1において、電子部品実装装置1は、基板Pb上に塗布される接着剤Bdを収容した接着剤供給部としての接着剤供給容器10と、実装ヘッド5に設けられて撮像視野を下方に向けた基板カメラ11(図2も参照)と、撮像視野を上方に向けた部品カメラ12を備えている。
図1において、この電子部品実装装置1が備える制御装置20は、部品供給テーブル駆動部21の作動制御を行って部品供給テーブル2を水平面内で移動させ、部品供給テーブル2上の各電子部品Cpの位置決めを行う。また制御装置20は、基板搬送路駆動部22の作動制御を行って基板搬送路3を作動させ、基板Pbの作業位置への搬入、位置決め及び作業位置からの搬出を行う。
図1において、制御装置20は、ロボット4の作動制御を行うことによって、実装ヘッド5を水平面内向に移動させる。また制御装置20は、実装ヘッド駆動部23の作動制御を行って、実装ヘッド5の各ツール取り付け部6を実装ヘッド5に対して昇降及び回転させる。これにより吸着ノズル7の実装ヘッド5に対する昇降(下方への突没)及び上下軸回りの回転と、転写ピン8の実装ヘッド5に対する昇降(下方への突没)がなされる。
図1において、制御装置20は基板カメラ11及び部品カメラ12に撮像動作を行わせる。基板カメラ11及び部品カメラ12の撮像動作によって得られた画像データは制御装置20の記憶部20aに取り込まれ、画像認識部20bによって画像認識がなされる。また、記憶部20aには、基板Pb上の電子部品Cpが装着される位置である部品装着位置の座標とその部品装着位置に装着される電子部品Cp及びその電子部品Cpの供給位置(部品供給テーブル2上の位置)とが連結されたデータを時系列(作業順)に並べたスケジュールデータや、基板Pbに装着される電子部品Cpの形状やサイズ等のデータが記憶されている。
このような構成の電子部品実装装置1において、基板Pbに電子部品Cpを実装するには、先ず、制御装置20は、基板搬送路3を作動させて図示しない上流側の装置から基板Pbを搬入し、所定の作業位置に位置決めする(図3に示すステップST1)。この基板Pbの位置決めの後、制御装置20は、ロボット4を作動させて基板カメラ11を基板Pbの上方に移動させ、基板カメラ11によって基板Pb上に設けられた基板マーク(図示せず)の撮像を行う。そして、この撮像によって得られた画像を記憶部20aに取り込んで基板マークの画像認識部20bにより画像認識を行い、基板Pbの基準位置からの位置ずれを算出する。
制御装置20は、基板Pbを作業位置に位置決めして基板Pbの位置ずれを算出したら、実装ヘッド5を部品供給テーブル2の上方に移動させる。そして、吸着ノズル7が取り付けられたツール取り付け部6を実装ヘッド5に対して下方に突没させ(図4中に示す矢印A)、吸着ノズル7の下端が電子部品Cpの上面に接触したところで吸着ノズル7内に真空圧を発生させることによって、吸着ノズル7の下端に電子部品Cpを吸着させる(図3に示すステップST2)。
制御装置20は、吸着ノズル7の下端に電子部品Cpを吸着させたら、実装ヘッド5を
接着剤供給容器10の上方に移動させる。そして、転写ピン8が取り付けられたツール取り付け部6を実装ヘッド5に対して下方に突没させ(図5中に示す矢印B)、転写ピン8の下端を接着剤供給容器10より供給される接着剤Bdに接触させることによって、転写ピン8の下端に接着剤Bdを付着させる(図3に示すステップST3)。
制御装置20は、吸着ノズル7の下端に電子部品Cpを吸着させるとともに、転写ピン8の下端に接着剤Bdを付着させたら、実装ヘッド5を部品カメラ12の上方に移動させ、部品カメラ12によって、各吸着ノズル7の下端に吸着された電子部品Cpと各転写ピン8の下端に付着された接着剤Bdの撮像を順次行う。そして、得られた画像を記憶部20aに取り込んで画像認識部20bにより画像認識を行い、電子部品Cpが吸着ノズル7の下端に良好な姿勢で吸着されているか否かの検査(電子部品Cpの吸着状態の良否の検査)と、接着剤Bdが転写ピン8の下端に良好な状態で付着しているか否かの検査(接着剤Bdの付着状態の良否の検査)を行う(図3に示すステップST4)。なお、この画像認識では、吸着ノズル7に吸着された電子部品Cpについては、吸着ノズル7に対する電子部品Cpの位置ずれ(吸着ずれ)の算出も行う。
制御装置20は、各吸着ノズル7における電子部品Cpの吸着状態の良否の検査と各転写ピン8における接着剤Bdの付着状態の良否の検査を行ったら、その中に不良箇所が認められたかどうかの判定を行う(図3に示すステップST5)。そして、その結果、不良箇所が認められなかった場合には、実装ヘッド5を基板Pbの上方に移動させ(図3に示すステップST6)、転写ピン8の下端を基板Pb上の部品装着位置Rの直上に位置させる(図6(a))。そして、転写ピン8を(転写ピン8が取り付けられたツール取り付け部6を)実装ヘッド5に対して下方に突没させることにより、基板Pb上の部品装着位置Rに、転写ピン8の下端に付着させた接着剤Bdを転写させる(図3に示すステップST7)。この接着剤Bdの転写は、具体的には、転写ピン8を実装ヘッド5に対して下降させ(図6(b)及び図7中に示す矢印C1)、転写ピン8の下端に付着している接着剤Bdが基板Pbに接触したところで転写ピン8を上昇させる(図6(c)中に示す矢印C2)ことによって行う。
制御装置20は、基板Pb上の部品装着位置Rに、転写ピン8によって接着剤Bdを付着させたら、実装ヘッド5を吸着ノズル7と転写ピン8が対向する水平方向にスライド移動させ(図8(a)中に示す矢印D)、吸着ノズル7の下端を部品装着位置Rの直上に位置させる(図8(a))。そして、吸着ノズル7を(吸着ノズル7が取り付けられたツール取り付け部6を)実装ヘッド5に対して下方に突没させることにより、基板Pb上の接着剤Bdが転写された部品装着位置Rに、吸着ノズル7に吸着させた電子部品Cpを装着させる(図3に示すステップST8)。この電子部品Cpの基板Pbへの装着は、具体的には、吸着ノズル7を実装ヘッド5に対して下降させ(図8(b)及び図9中に示す矢印E1)、吸着ノズル7の下端に吸着させている電子部品Cpが基板Pbに接触したところで吸着ノズル7による電子部品Cpの吸着を解除し、その後吸着ノズル7を上昇させることによって行う(図8(c)中に示す矢印E2)。なお、電子部品Cpを基板Pb上の部品装着位置Rに装着するときは、予め求めている基板Pbの位置ずれと電子部品Cpの吸着ずれが修正されるように、基板Pbに対する吸着ノズル7の位置補正(回転補正を含む)を行うようにする。
ここで、本実施の形態における電子部品実装装置1では、同数(ここでは5本)ずつの転写ピン8と吸着ノズル7が実装ヘッド5の下部で2列をなして配置された構成となっているため、基板Pb上で隣接する部品装着位置R同士の間隔と、実装ヘッド5で隣接するツール取り付け部6同士の間隔(すなわち、隣接する転写ピン8同士の間隔及び隣接する吸着ノズル7同士の間隔)が同じである場合には、上記のように、実装ヘッド5を吸着ノズル7と転写ピン8が対向する水平方向にスライド移動させることによって、複数の転写
ピン8による接着剤Bdの一括転写の後、複数の吸着ノズル7による電子部品Cpの一括装着を連続して行うことできる。
一方、制御装置20は、上記ステップST5の判定において、不良箇所が認められた場合には、その不良箇所が認められた吸着ノズル7又は転写ピン8に対応する部品装着位置Rを把握したうえで(図3に示すステップST9)、前述のステップST6に進む。そして、次のステップST7及びステップST8では、ステップST9で把握した部品装着位置R(不良箇所が認められた吸着ノズル7又は転写ピン8に対応する部品装着位置R)以外の部品装着位置Rについてのみ転写ピン8による接着剤Bdの転写工程と吸着ノズル7による電子部品Cpの装着工程を実行するようにする。これにより、吸着ノズル7における電子部品Cpの吸着状態又は転写ピン8おける接着剤Bdの付着状態が不良な箇所が認められた場合には、その不良箇所に対応する基板Pb上の部品装着位置Rには電子部品Cpが装着されることはなく、電子部品Cpの装着ミスの発生が防止される。
制御装置20は、接着剤Bdを転写した部品吸着位置Rに電子部品Cpを装着したら、現在電子部品Cpの実装を行っている基板Pb上の、電子部品Cpを実装すべき全ての部品実装位置Rへの電子部品Cpの実装が終了したかどうかの判断を行う(図3に示すステップST10)。その結果、基板Pb上にまだ電子部品Cpを実装していない部品実装位置Rが残っている場合には、ステップST2に戻ってまだ電子部品Cpの実装を行っていない部品実装位置Rへの電子部品Cpの実装を行い、基板Pb上の全ての部品装着位置Rへの電子部品Cpの実装が終了していた場合には、基板搬送路3によって基板Pbを搬出し(図3に示すステップST11)、基板Pbの1枚当たりの電子部品実装工程を終了する。
以上説明したように、本実施の形態における電子部品実装装置1は、基板Pbの位置決めを行う基板位置決め部としての基板搬送路3と、接着剤Bdの供給を行う接着剤供給部としての接着剤供給容器10と、電子部品Cpの供給を行う部品供給部としての部品供給テーブル2と、下方に延びた転写ピン8(ピン状部材)及び吸着ノズル7をそれぞれ少なくともひとつ備えた実装ヘッド5と、部品供給テーブル2より供給される電子部品Cpを実装ヘッド5の吸着ノズル7の下端に吸着させるとともに、接着剤供給容器10より供給される接着剤Bdを実装ヘッド5の転写ピン8の下端に付着させた後、実装ヘッド5を基板Pbの上方に移動させて転写ピン8の下端に付着させた接着剤Bdを基板Pb上に転写させ、その基板Pb上の接着剤Bdを転写させた位置に、吸着ノズル7に吸着させた電子部品Cpを装着させる実装ヘッド作動制御手段としての制御装置20を備えたものとなっている。
また、本実施の形態における電子部品実装方法は、基板Pbの位置決めを行う基板搬送路3と、接着剤Bdの供給を行う接着剤供給容器10と、電子部品Cpの供給を行う部品供給テーブル2と、下方に延びた転写ピン8及び吸着ノズル7をそれぞれ少なくともひとつ備えた実装ヘッド5とを有した電子部品実装装置1による電子部品実装方法であり、基板搬送路3により基板Pbの位置決めを行う工程と(ステップST1)と、実装ヘッド5の吸着ノズル7の下端に部品供給テーブル2より供給される電子部品Cpを吸着させる工程(ステップST2)と、実装ヘッド5の転写ピン8の下端に接着剤供給容器10より供給される接着剤Bdを付着させる工程(ステップST3)と、吸着ノズル7の下端に電子部品Cpを吸着させるとともに、転写ピン8の下端に接着剤Bdを付着させた後、実装ヘッド5を基板Pbの上方に移動させる工程(ステップST6)と、基板Pbの上方に移動させた実装ヘッド6の転写ピン8の下端に付着させた接着剤Bdを基板Pb上に転写させる工程(ステップST7)と、基板Pb上の接着剤Bdが転写された位置に、実装ヘッド5の吸着ノズル7に吸着させた電子部品Cpを装着させる工程(ステップST8)を含むものとなっている。
このように本実施の形態における電子部品実装装置1(電子部品実装方法)では、基板Pb上に接着剤Bdを転写(塗布)する転写ピン8と、基板Pb上の接着剤Bdを転写した位置に電子部品Cpを装着する吸着ノズル7が同一の実装ヘッド5に備えられているので、転写ピン8への接着剤Bdの付着と吸着ノズル7による電子部品Cpの吸着を行った後で実装ヘッド5を基板Pbの上方に移動させるようにすることにより、転写ピン8による基板Pb上への接着剤Bdの転写とその基板Pb上の接着剤Bdの転写を行った位置への吸着ノズル7による電子部品Cpの装着とを連続的に行うことができる。このため、基板Pb上に接着剤Bdが塗布(転写)されてからそこに電子部品Cpが装着されるまでの間に接着剤Bdが乾燥してしまうようなことがなく、電子部品Cpと基板Pbとの間の接合不良の発生を防止することができる。また、位置決めした基板Pbに対して接着剤Bdの転写と電子部品Cpの装着とを基板Pbの位置決めをやり直すことなく連続的に行うことができるので、接着剤Bdの塗布位置と電子部品Cpの装着位置との間に位置ずれが起きにくく、電子部品Cpの基板Pb上への装着精度を向上させることができる。
また、本実施の形態における電子部品実装方法では、実装ヘッド5の吸着ノズル7の下端に電子部品Cpを吸着させる工程(ステップST2)及び実装ヘッド5の転写ピン8の下端に接着剤Bdを付着させる工程(ステップST3)が終了した後、実装ヘッド5を基板Pbの上方に移動させる工程(ステップST6)を実行する前に、転写ピン8の下端に付着させた接着剤Bd及び吸着ノズル7に吸着させた電子部品Cpを下方から撮像して画像認識を行う工程(ステップST4)を実行するようになっているので、吸着ノズル7に吸着された電子部品Cpの画像認識と転写ピン8の下端に付着された接着剤Bdの画像認識を連続的に行うことができ、その分、電子部品Cpの実装に要するタクトタイムを低減することができ、実装基板の生産性の向上を図ることができる。
また、本実施の形態における電子部品実装装置1では、吸着ノズル7だけでなく、転写ピン8も実装ヘッド5に対して下方に突没(昇降)自在になっているので、例えば、いわゆるキャビティ基板のように表面に凹凸のある基板に対して容易かつ高精度に接着剤Bdを塗布(転写)することが可能である。
これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述の実施の形態に示したものに限定されない。例えば、上述の実施の形態では、実装ヘッド5は転写ピン8(ピン状部材)及び吸着ノズル7をそれぞれ5本ずつ備えた構成となっていたが、これは一例であり、実装ヘッド5は、転写ピン8及び吸着ノズル7をそれぞれ少なくともひとつ備えていればよい。
電子部品と基板との間の接合不良の発生を防止することができ、更には電子部品の基板上への装着精度を向上させることができる電子部品実装装置及び電子部品実装方法を提供する。
1 電子部品実装装置
2 部品供給テーブル(部品供給部)
3 基板搬送路(基板位置決め部)
5 実装ヘッド
7 吸着ノズル
8 転写ピン(ピン状部材)
10 接着剤供給容器(接着剤供給部)
20 制御装置(実装ヘッド作動制御手段)
Pb 基板
Bd 接着剤
Cp 電子部品

Claims (3)

  1. 基板の位置決めを行う基板位置決め部と、
    接着剤の供給を行う接着剤供給部と、
    電子部品の供給を行う部品供給部と、
    下方に延びたピン状部材及び吸着ノズルをそれぞれ少なくともひとつ備えた実装ヘッドと、
    部品供給部より供給される電子部品を実装ヘッドの吸着ノズルの下端に吸着させるとともに、接着剤供給部より供給される接着剤を実装ヘッドのピン状部材の下端に付着させた後、実装ヘッドを基板の上方に移動させてピン状部材の下端に付着させた接着剤を基板上に転写させ、その基板上の接着剤を転写させた位置に、吸着ノズルに吸着させた電子部品を装着させる実装ヘッド作動制御手段とを備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
  2. 基板の位置決めを行う基板位置決め部と、接着剤の供給を行う接着剤供給部と、電子部品の供給を行う部品供給部と、下方に延びたピン状部材及び吸着ノズルをそれぞれ少なくともひとつ備えた実装ヘッドとを有した電子部品実装装置による電子部品実装方法であって、
    基板位置決め部により基板の位置決めを行う工程と、
    実装ヘッドの吸着ノズルの下端に部品供給部より供給される電子部品を吸着させる工程と、
    実装ヘッドのピン状部材の下端に接着剤供給部より供給される接着剤を付着させる工程と、
    吸着ノズルの下端に電子部品を吸着させるとともに、ピン状部材の下端に接着剤を付着させた後、実装ヘッドを基板の上方に移動させる工程と、
    基板の上方に移動させた実装ヘッドのピン状部材の下端に付着させた接着剤を基板上に転写させる工程と、
    基板上の接着剤が転写された位置に、実装ヘッドの吸着ノズルに吸着させた電子部品を装着させる工程とを含むことを特徴とする電子部品実装方法。
  3. 実装ヘッドの吸着ノズルの下端に電子部品を吸着させる工程及び実装ヘッドのピン状部材の下端に接着剤を付着させる工程が終了した後、実装ヘッドを基板の上方に移動させる工程を実行する前に、ピン状部材の下端に付着させた接着剤及び吸着ノズルに吸着させた電子部品を下方から撮像して画像認識を行う工程を実行することを特徴とする請求項2に記載の電子部品実装方法。
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