JP2014154799A - 電子部品の圧着装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】シート送り時に発生した静電気による電子部品の静電破壊を抑制することができる電子部品の圧着装置を提供する。
【解決手段】圧着ツール11の圧着回数が限界値に到達してシート送りが必要となった場合、圧着制御部は基板2を待機位置P2に移動させる。次に、シート送り制御部はシート19をY2方向に所定の長さ分送るシート送りを実行する。次に、シート送り制御部はシート送りが完了したタイミングで除電タイマーによるカウントを開始し、カウントアップ後に圧着制御部に対して完了通知を行う。そして、圧着制御部は当該通知を受けたならば基板2を待機位置P2から圧着作業位置P1に移動させて、圧着ツール11による電子部品3の圧着を実行する。
【選択図】図2

Description

本発明は、基板に接着剤を介して仮固定された電子部品を圧着ツールで圧着する電子部品の圧着装置に関するものである。
液晶パネルやプラズマディスプレイといった表示パネル等の基板の電極に異方性導電シート等の接着剤を介して仮固定された電子部品を圧着する装置として、基板に対して昇降自在な圧着ツールと、圧着ツールと基板の間にフッ素樹脂等の素材から成るシートを送り込むシート送り機構を備えた圧着装置が知られている。この圧着装置を用いた圧着動作では、シートを介在させた状態で圧着ツールを下降させることによって電子部品を圧着する。このようにシートを介して電子部品を圧着することで、押圧時に電子部品の外縁から接着剤が滲み出て圧着ツールに付着する事態を防止することができる。
シートは1又は複数回の圧着動作が終了する都度ピッチ送りされ、未使用部分を圧着ツールの下方に新たに送り込んだうえで次の圧着動作が実行されるが、シートの送り時に発生する静電気によって基板上の電子部品が静電破壊される場合がある。このため、シート送り機構にイオンブローを行うブロア装置を設けた圧着装置が提案されている(例えば特許文献1)。これによれば、ブロア装置から吹き出されたイオンブローによりシート及び基板が除電され、電子部品の静電破壊を防止することができる。
特開2007−165571号公報
しかしながら、従来の圧着装置では基板の直上近傍でシート送りが実行される等の理由から、ブロア装置を用いた除電のみでは電子部品に対する静電気の影響を完全に抑制することはできなかった。特に、近年では電子部品の小型化・高集積化等が進み、電子部品の静電破壊に対してより敏感になっている。そのため、シート送り時に発生する静電気に対してより対策が講じられた圧着装置が望まれていた。
そこで本発明は、シート送り時に発生した静電気による電子部品の静電破壊を抑制することができる電子部品の圧着装置を提供することを目的とする。
請求項1記載の本発明は、基板に接着剤を介して仮固定された電子部品を圧着する電子部品の圧着装置であって、電子部品の圧着が行われる圧着作業位置と前記圧着作業位置から離れた待機位置との間で基板を移動可能な基板位置決め機構と、前記圧着作業位置において電子部品を圧着する圧着ツールを備えた圧着機構と、前記圧着ツールと前記圧着作業位置に位置決めされた基板の間にシートを供給するシート供給機構とを備え、 基板が前記待機位置にあるときに前記シート供給機構によるシート送りを実行し、基板が前記圧着作業位置にあるときにはシート送りを実行しない。
また請求項4記載の本発明は、基板に接着剤を介して仮固定された電子部品を圧着する電子部品の圧着装置であって、電子部品の圧着が行われる圧着作業位置と前記圧着作業位置から離れた待機位置との間で基板を移動可能な基板位置決め機構と、前記圧着作業位置において電子部品を圧着する圧着ツールを備えた圧着機構と、前記圧着ツールと前記圧着作業位置に位置決めされた基板の間にシートを供給するシート供給機構とを備え、前記シート供給機構によるシート送りが実行される場合は前記基板位置決め機構によって基板を前記圧着作業位置から前記待機位置へ移動させる。
本発明によれば、基板が待機位置にあるときにシート供給機構によるシート送りを実行し、基板が圧着作業位置にあるときにはシート送りを実行しないので(シート供給機構によるシート送りが実行される場合は基板位置決め機構によって基板を圧着作業位置から待機位置へ移動させるので)、シート送り時に発生した静電気による電子部品の静電破壊を抑制することができる。
本発明の実施の形態における電子部品の圧着装置の斜視図 本発明の実施の形態における電子部品の圧着装置の平面図 (a)(b)本発明の実施の形態における電子部品の圧着装置を用いた圧着動作を示す図 本発明の実施の形態における電子部品の圧着装置の制御系の構成を示す図 本発明の実施の形態における電子部品の圧着装置を用いた圧着動作のフロー図 本発明の実施の形態における電子部品の圧着装置を用いたシート送り動作のフロー図
本発明の実施の形態における電子部品の圧着装置(以下、「圧着装置」と略称する)について、図面を参照しながら説明する。図1及び図2において、圧着装置1は液晶パネルやプラズマディスプレイといった表示パネル等の基板2に対して電子部品3(以下、「部品3」と略称する)を圧着する機能を有しており、圧着部4、基板位置決め部5、バックアップ部6、及びシート供給部7を含んで構成される。
この圧着装置1には、一辺又は複数辺(ここでは二辺)の縁部に沿って所定のピッチで形成された複数の電極(不図示)に対し、接着剤としてのACF8(図3(a)、(b)参照)を介して部品3が仮固定された状態の基板2が基板搬送機構(不図示)によって搬入される。なお、部品3としてはリード端子が形成されたフレキシブル基板やバンプを有するフリップチップ等が挙げられる。
次に、圧着部4について説明する。図1において、ベース部9には複数(ここでは2つ)の加圧部10が一の方向(X方向)に並列した状態で取り付けられている。この加圧部10の下方からは昇降自在なロッド10aが延出しており、ロッド10aの下端部には圧着ツール11が結合している。圧着ツール11の下面には押圧部12が形成されており、その下面12a(図3(a)参照)は圧着対象の部品3に対応した形状・大きさを有している。
加圧部10の作動によってロッド10aが突没することにより各圧着ツール11は上下動し、これにより押圧部12の下面12aで基板2に仮固定された部品3を押圧(圧着)することができる。このように、押圧部12の下面12aは部品3を上方から押圧する押圧面となっている。また、加圧部10及び圧着ツール11は基板2に部品3を圧着する圧着機構13を構成する。なお、押圧部12を形成せずに圧着ツール11の下面全体で部品3を押圧するようにしてもよい。
次に、基板位置決め部5について説明する。図1において、基板位置決め部5は基板2が載置される水平面を有するステージ14と、ステージ14の下方に配設され、X軸テーブル15a、Y軸テーブル15b、Z軸テーブル15cを段積みして成るステージ移動機構15から構成される。また、ステージ移動機構15にはZ方向を軸心としてステージ14を回転させる図示しない回転機構も備えられている。
ステージ移動機構15を作動させて基板2を載置したステージ14をX方向、X方向と直交するY方向、垂直(Z)方向に移動若しくは所定の角度回転させることによって、圧着対象となる部品3の上方に圧着ツール11(押圧部12)が位置する第1の位置P1と(図2(a)、図3(a)、(b)参照)、平面視してシート供給部7から離れた位置であって第1の位置P1からY1方向に長さL1移動した位置に設定された第2の位置P2と(図2(b)参照)、第2の位置P2からY1方向に長さL2移動した位置に設定された第3の位置P3(図2(c)参照)に基板2を位置決めすることができる。
次に、バックアップ部6について説明する。図1、図2及び図3において、バックアップ部6は複数の圧着ツール11の下方に延びて配設された板状の部材であり、基板2を下方から支持する上面を有している。図3(a)、(b)は、基板2を第1の位置P1に位置決めした状態を示しており、かかる状態において部品3の圧着位置はバックアップ部6によって下方から直接の支持を受ける。
次に、シート供給部7について説明する。図1において、シート供給部7は圧着部4とバックアップ部6の間に配設されている。シート供給部7は、X方向と直交するY方向に延びた左右一対の側板16、17を有しており、その一端部はベース部9の前方側(基板位置決め部5側)に位置し、他端部はベース部9の背面側へ伸びている。また、左右一対の側板16、17は複数の圧着ツール11を直列する方向(X方向)に挟むように配設されている。側板16、17の一端部には、水平に軸支されたX方向に延びる回転軸18が回転自在に取り付けられており、この回転軸18にはフッ素樹脂やシリコン等の素材から成るシート19の巻回体である供給リール19Aが装着されている。シート19の幅は2つの圧着ツール11を最も離間させた状態において、各圧着ツール11からの押圧を受け得る大きさを有しており、全ての圧着ツール11で1枚のシート19を共有して使用可能となっている。
また、側板16、17には水平に軸支されたX方向に延びるガイドローラ20と、送りローラ21が装着されている。送りローラ21は側板16、17の他端部に装着されており、駆動モータ22の作動によって回転してシート19をY2方向に送る。ガイドローラ20は加圧部10の下方を通過するシート19の走行姿勢を略水平に保つために供給リール19Aから繰り出されたシート19をガイドする。駆動モータ22を作動させることにより、供給リール19Aから供給されたシート19はガイドローラ20の下方に周接して圧着ツール11の下方とバックアップ部6によって支持された基板2の上方の間の空間を、複数の圧着ツール11の並列方向と直交するY2方向にピッチ送りされる(図3(a)参照)。
図3(a)、(b)において、バックアップ部6の近傍であって圧着ツール11とバックアップ部6の間に送り込まれたシート19よりも下方の位置には、除電用のイオンが噴出する噴出口23aを有する除電手段としてのイオナイザー23(図4参照)が設けられている。イオナイザー23は圧着ツール11の下方に位置するシート19の部分(圧着ツール11による加圧が作用する部分)に噴出口23aを向けた姿勢であって、且つ第1の位置P1に位置決めされた基板2によってシート19へのイオンの噴出が妨げられない位置に取り付けられている。イオナイザー23を作動させてシート19の当該部分にイオンを噴出させることによってシート19を除電する。
次に、図3(a)、(b)を参照して部品3の圧着について説明する。図3(a)はステージ14上の基板2を第1の位置P1に位置決めした状態を示している。かかる状態で圧着ツール11を下降(図3(b)の矢印a)させると、シート19の上面に押圧部12の下面12aが接触する。そして、圧着ツール11をさらに下降させることによってシート19は押し下げられ、さらに圧着ツール11を下降させることによってシート19を介して基板2に仮固定された部品3が基板2に押圧(圧着)される。
このように、第1の位置P1は基板2に仮固定された部品3の圧着が行われる圧着作業位置となっている。また、第2の位置P2は第1の位置P1に位置決めする前の基板2を待機させる待機位置となっており、第3の位置P3は基板搬送機構によって圧着装置1内に搬入された基板2がステージ14に受け渡される基板受渡位置となっている。以後、第1の位置P1、第2の位置P2、第3の位置P3をそれぞれ「圧着作業位置P1」、「待機位置P2」、「基板受渡位置P3」と称する。
また、ステージ14及びステージ移動機構15は、圧着作業位置P1と当該圧着作業位置P1から離れた待機位置P2との間で基板2を移動可能な基板位置決め機構24となっている。さらに、圧着機構13は圧着作業位置P1において部品3を圧着する圧着ツール11を備えたものとなっている。
次に、シート送りについて説明する。シート送りは部品3を基板2に圧着して圧着ツール11を上昇(図3(b)の矢印b)させた後の所定のタイミングでなされる。すなわち、圧着ツール11を上昇させることによってシート19は部品3の上面から離れ、圧着ツール11と基板2の間の空間において水平な姿勢に戻る(図3(a)参照)。かかる姿勢から、圧着ツール11による加圧が作用していない未使用部分が当該圧着ツール11の下方に位置するまでシート19をY2方向に送る。
このように、ガイドローラ20、送りローラ21及び駆動モータ22は、圧着ツール11と圧着作業位置P1に位置決めされた基板2の間にシート19を供給するシート供給機構25となっている。なお、前述のシート送り時には静電気が発生し、この静電気は基板2上の部品3に対して静電破壊等の悪影響を与えるおそれがある。
また、部品3の圧着時、シート送り時においてはイオナイザー23からイオンを噴出させてシート19を除電する除電動作が併せて実行される。なお、除電動作の開始タイミング及び動作時間は作業員が任意に設定することができ、例えば装置稼働中は連続して実行するように設定してもよい。また、シート送りを開始するタイミングからシート送りが完了した後所定時間が経過するまでの間にのみ実行するよう設定してもよい。
次に、図4を参照して制御系について説明する。圧着装置1に備えられた制御部26は演算処理機能を有しており、基板情報記憶部27、圧着回数カウント部28、圧着可能回数記憶部29、除電タイマー30、圧着制御部31、及びシート送り制御部32を含んで構成されている。また、この制御部26は圧着機構13、基板位置決め機構24、シート供給機構25、イオナイザー23、タッチパネル部33と接続されている。
基板情報記憶部27は、作業対象となる基板2の品種名や寸法に関する情報をはじめ、基板2に設定された設計上の部品3の圧着位置、1つの基板2に対する作業シーケンスに関する情報等を記憶する。本実施の形態では、1つの基板2に仮固定された部品3の数が圧着ツール11の数よりも多いため、複数の作業シーケンスを経て1つの基板2に対する部品3の圧着作業が実行される。
圧着回数カウント部28は、シート19をピッチ送りするまでの間における圧着ツール11の昇降回数を部品3の圧着回数とみなしてカウントする。ここでは、一方の圧着ツール11をH1、他方の圧着ツール11をH2と称して個別にカウントする。そして、シート送りが実行される都度、全ての圧着ツール11のカウントをリセットする。
圧着可能回数記憶部29は、シート送りが実行されるまでの間における圧着ツール11の昇降回数(圧着回数)の限界値を記憶する。すなわち、ここではシート19の特定部分に対して圧着ツール11による部品3の圧着を実行可能な回数の限界値を記憶している。なお、限界値はシート19の耐性等に応じて作業員が任意に設定する。
除電タイマー30は、シート供給機構25によってシート送りを実行した後のイオナイザー23の作動時間(イオンの噴出時間)をカウントする。
圧着制御部31は、圧着機構13、基板位置決め機構24及びイオナイザー23を作動制御することによって部品3の圧着、基板2の所定位置への搬送・位置決め及び除電動作を実行する。シート送り制御部32は、シート供給機構25を作動制御することによってシート送りを実行する。
また、タッチパネル部33は表示兼入力装置であり、表示部33aと操作・入力部33bから構成される。表示部33aは圧着装置1に設けられた液晶パネル等の表示パネルであり、操作・入力部33bによる入力時の案内画面や、圧着作業に関する各種の情報が表示される。操作・入力部33bは作業員による表示部33a上の任意の表示の操作に基づいて、装置稼働のための操作指示や各種の入力操作を行う。
本発明の圧着装置1は以上のような構成から成り、次に図5を参照して圧着制御部31による部品3の圧着動作について説明する。まず、圧着制御部31は基板搬送機構によって基板2を圧着装置1内に搬入し、基板受渡位置P3にて基板2をステージ14に受け渡す(ST1:基板搬入工程)。
次に、圧着制御部31はシート送りを実行する必要があるかを判定する(ST2:シート送り判定工程)。すなわち、次回の作業シーケンスで用いられる圧着ツール11の圧着回数が限界値に達しているか否かに基づいてシート送りの判定を行う。そして、圧着制御部31は当該判定結果に基づいてシート送りを実行する必要があるかの判断を行い(ST3:シート送り判断工程)、必要であると判断した場合に基板2を待機位置P2に移動させる(ST4:待機位置移動工程)。なお、この待機位置P2はシート送り時に発生する静電気が基板2上の部品3に作用しない程度にシート19の下方から基板2を離間させた位置に設定する。
次に、圧着制御部31はシート送り制御部32に対してシート送りを実行するよう要求する(ST5:シート送り要求工程)。そして、圧着制御部31はシート送り制御部32からシート送りを含めた所定の動作が完了した旨の通知を受けるまで基板2を待機位置P2で待機させる(ST6:完了通知待ち工程)(シート送り制御部32による所定の動作は後述する)。当該通知を受けた後、圧着制御部31は基板2を待機位置P2から圧着作業位置P1に移動させ、位置決めを行う(ST7:基板位置決め工程)。
次に、圧着制御部31は圧着ツール11を下降させて部品3を基板2に圧着する(ST8:圧着工程)。そして、圧着制御部31は作業対象となっている基板2について、未だ部品3の圧着が行われていない箇所(未圧着箇所)が有るかを判断する(ST9:未圧着箇所有無判断工程)。ここで未圧着箇所が無いと判断した場合、圧着制御部31は基板2を基板受渡位置P3まで移動させる(ST10:基板受渡位置移動工程)。以上の工程を経て1つの基板2に対する圧着作業は終了する。
一方、未圧着箇所が有ると判断した場合、圧着制御部31は(ST2)に戻ってシート送りを実行する必要があるかを判定する。そしてシート送りが必要でないと判断した場合(ST3)、圧着制御部31は未圧着箇所が圧着ツール11の下方に位置するよう基板2を位置決めし(ST7)、部品3を圧着する(ST8)。次に、圧着制御部31は作業対象となっている基板2について未圧着箇所が有るかを判断する(ST9)。
前述した(ST2)〜(ST9)の動作を繰り返すうち、(ST3)でシート送りが必要であると判断した場合、圧着制御部31は基板2を圧着作業位置P1から待機位置P2に移動させる(ST4)。すなわちこの(ST4)では、基板2を基板受渡位置P3から待機位置P2へ移動させるパターンと、基板2を圧着作業位置P1から待機位置P2へ移動させるパターンの2通りがある。
その後、圧着制御部31はシート送り制御部32に対してシート送りを実行するよう要求し(ST5)、シート送り動作が完了した旨の通知を受けるまで基板2を待機位置P2で待機させる(ST6)。そして当該通知を受けたならば、圧着制御部31は基板2を待機位置P2から圧着作業位置P1に移動させて位置決めを行い(ST7)、部品3を基板2に圧着する(ST8)。
次に、図6を参照してシート送り制御部32によるシート送り動作ついて説明する。なお、少なくとも当該動作時においてはイオナイザー23によるシート19の除電動作が併せて実行される。まず、シート送り制御部32は圧着制御部31からシート送りの要求を受けるまで待機する(ST11:シート送り要求待ち工程)。そしてシート送りの要求を受けたならば、シート送り制御部32はシート19をY2方向に所定の長さ分送るシート送りを実行する(ST12:シート送り工程)。
次に、シート送り制御部32はシート送りが完了したタイミングで除電タイマー30によるカウントを開始する(ST13:除電タイマーカウント工程)。なお、イオナイザー23からのイオンの噴出はシート送り完了後も継続して実行される。そして、シート送り制御部32は除電タイマー30がカウントアップしたか(予め設定した時間に達したか)を判断し(ST14:カウントアップ判断工程)、カウントアップしたと判断したならば圧着制御部31にシート送り動作の完了通知を行う(ST15:完了通知工程)。これにより、シート送り動作を終了する。なお、本実施の形態では(ST12)から(ST15)までの動作を総じて「シート送り動作(シート19の送り動作)」と称している。
以上説明したように本実施の形態では、基板2が待機位置P2にあるときにシート送り((ST12)の動作のみをさす)を実行し、基板2が圧着作業位置P1にあるときにはシート送りを実行しないようにしている。換言すれば、シート供給機構25によるシート送りが実行される場合は基板位置決め機構24によって基板2を圧着作業位置P1から待機位置P2へ移動させるようにしている。したがって、シート送り時に基板2はシート19の下方から離れた待機位置P2に移動しているため、シート送り時に発生した静電気によって基板2上の部品3が静電破壊される事態を抑制することができる。
また、本実施の形態ではシート供給機構25によるシート送りが完了してから所定時間が経過した後に基板2を圧着作業位置P1に移動させるようにしている。したがって、シート送り時に発生した静電気がより多く除去された状態で基板2を圧着作業位置P1に位置決めするので、部品3の静電破壊をより確実に抑制することができる。
なお、待機位置P2は本実施の形態で説明した位置に限定されるものではない。例えば、第1の位置P1からシート19の送り方向(Y2方向)に所定の長さ分移動した位置に設定してもよい。また、圧着作業位置P1から所定の長さ分下降した位置に設定してもよく、かかる場合、圧着装置1の面積を小さくしてコンパクト化を図ることができる。要は、シート送り時に発生する静電気の作用を基板2上の部品3が受けない程度にシート19の下方から離間した位置に待機位置P2を設定すればよい。
また、イオナイザー23は必ずしも設ける必要はなく任意である。また、イオナイザー23を設けた場合の除電動作の開始タイミング及び動作時間も任意に設定してよく、少なくともシート送りが開始されるタイミングから当該シート送りが完了してから所定時間が経過するまで(除電タイマー30によるカウントアップまで)の間に除電動作が実行されればよい。さらに、本実施の形態で説明した圧着装置1では、複数の圧着ツール11の並列方向(X方向)と直交するY方向にシート19を送るようにしているが、X方向にシート19を送る構成の圧着装置に本発明を適用してもよい。
本発明によれば、基板上の電子部品の静電破壊を抑制することができ、基板に対して電子部品を圧着する電子部品実装分野において有用である。
1 電子部品の圧着装置(圧着装置)
2 基板
3 電子部品
8 ACF(異方性導電シート)
10 加圧部
11 圧着ツール
14 ステージ
15 ステージ移動機構
19 シート
20 ガイドローラ
21 送りローラ
22 駆動モータ
23 イオナイザー
P1 圧着作業位置
P2 待機位置

Claims (6)

  1. 基板に接着剤を介して仮固定された電子部品を圧着する電子部品の圧着装置であって、
    電子部品の圧着が行われる圧着作業位置と前記圧着作業位置から離れた待機位置との間で基板を移動可能な基板位置決め機構と、
    前記圧着作業位置において電子部品を圧着する圧着ツールを備えた圧着機構と、
    前記圧着ツールと前記圧着作業位置に位置決めされた基板の間にシートを供給するシート供給機構とを備え、
    基板が前記待機位置にあるときに前記シート供給機構によるシート送りを実行し、基板が前記圧着作業位置にあるときにはシート送りを実行しないことを特徴とする電子部品の圧着装置。
  2. 前記シート供給機構によるシート送りが完了してから所定時間が経過した後に前記基板位置決め機構によって基板を前記待機位置から前記圧着作業位置へ移動させることを特徴とする請求項1記載の電子部品の圧着装置。
  3. さらに前記シートを除電する除電手段を備え、この除電手段による前記シートの除電は少なくともシート送りが開始されるタイミングから当該シート送りが完了してから所定時間が経過するまでの間に実行することを特徴とする請求項2記載の電子部品の圧着装置。
  4. 基板に接着剤を介して仮固定された電子部品を圧着する電子部品の圧着装置であって、
    電子部品の圧着が行われる圧着作業位置と前記圧着作業位置から離れた待機位置との間で基板を移動可能な基板位置決め機構と、
    前記圧着作業位置において電子部品を圧着する圧着ツールを備えた圧着機構と、
    前記圧着ツールと前記圧着作業位置に位置決めされた基板の間にシートを供給するシート供給機構とを備え、
    前記シート供給機構によるシート送りが実行される場合は前記基板位置決め機構によって基板を前記圧着作業位置から前記待機位置へ移動させることを特徴とする電子部品の圧着装置。
  5. 前記シート供給機構によるシート送りが完了してから所定時間が経過した後に前記基板位置決め機構によって基板を前記待機位置から前記圧着作業位置へ移動させることを特徴とする請求項4記載の電子部品の圧着装置。
  6. さらに前記シートを除電する除電手段を備え、この除電手段による前記シートの除電は少なくともシート送りが開始されるタイミングから当該シート送りが完了してから所定時間が経過するまでの間に実行することを特徴とする請求項5記載の電子部品の圧着装置。
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