JP2015041697A - Solder ball printing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半田ボール印刷装置、特に、メタルマスクと表面実装形パッケージ部品のマッチング作業を効率良く正確に短時間で行うことが出来ると共に、半田ボールを印刷されたパッケージ部品を次工程で使用される加熱装置(プリント基板用リワーク装置またはリペア装置)まで、半田ボールをパッケージ部品から脱落させることなく良好な半田ボール印刷状態を保持したまま搬送することが出来る半田ボール印刷装置に関するものである。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention enables a solder ball printing apparatus, particularly a matching operation between a metal mask and a surface mount type package component to be performed efficiently and accurately in a short time, and a package component on which a solder ball is printed is used in the next process. The present invention relates to a solder ball printing apparatus capable of transporting a solder ball while maintaining a good solder ball printing state without dropping the solder ball from a package component to a heating device (a printed circuit board rework device or a repair device).
近年、矩形のプリント基板表面(パッケージ表面)にICチップ部品が実装され、そして実装されたICチップ部品は扁平・幅広の四角体の樹脂成形品で覆われていると共に、プリント基板裏面(パッケージ裏面)にはリード端子が配設されたパッケージ形実装部品が広く普及している。パッケージ形実装部品は、実装方式によりリード挿入形パッケージ(リード端子をプリント基板のスルーホールに挿入してハンダ実装するタイプ)と、表面実装形パッケージ(プリント基板の表面に平面的に直接ハンダ実装するタイプ)に大別される。表面実装形パッケージの一つに、リード端子を定ピッチの格子状の半田ボールで構成した”BGA”(Ball Grid Array)と称される表面実装形パッケージがある。BGAはリード端子を高密度に配設することが可能であり、様々なプリント配線基板に広く用いられている。
このBGAタイプの表面実装形パッケージ(以下、「BGAパッケージ」という。)の裏面端子に半田ボールをプリント(半田付け)するハンダ印刷装置が知られている(例えば、特許文献1を参照。)。
上記ハンダ印刷装置によれば、上記BGAパッケージ(特許文献1では実装部品(12)として表記)の裏面端子(特許文献1ではランド(51)として表記)に半田ボールをプリントするには、先ず、実装部品(12)のランド(51)とマスクスクリーン(11)の開口(14)の位置合わせ作業(マッチング作業)を行わなければならない。マスクスクリーン(11)は、位置決め用ピン(24)によって位置決めされるように構成されているため、マッチング作業は、マスクスクリーン(11)の開口(14)に対し実装部品(12)のランド(51)を一致させることにより行われる。より具体的には、作業者が実装部品(12)の各方向の位置ズレ(X方向のズレ、Y方向のズレ、Z軸回りの位相のズレ(θ方向のズレ))をそれぞれ目視によって計測し、各方向の位置ズレが全て無くなるまで各方向の位置調整機構(マイクロメータ等)を操作して、実装部品(12)のランド(51)とマスクスクリーン(11)の開口(14)が一致するように位置調整する必要がある。
また、実装部品(12)のランド(51)とマスクスクリーン(11)の開口(14)のマッチング作業が完了した後は、マスクスクリーン(11)を吸着装置(72)によって固定し、マスクスクリーン(11)にクリームはんだ(52)をへら(41)で塗り、ランド(51)にクリームはんだ(52)を印刷する。その後マスクスクリーン(11)をより孔径の大きいマスクスクリーン(55)に交換し、はんだボール(53)をマスクスクリーン(55)の開口に詰め、クリームはんだ(52)が塗られたランド(51)にはんだボール(53)を印刷する。
In recent years, IC chip components are mounted on the surface of a rectangular printed circuit board (package surface), and the mounted IC chip components are covered with a flat and wide rectangular resin molded product, and the back surface of the printed circuit board (the back surface of the package). ), Package-type mounting components in which lead terminals are arranged are widely used. Package-type mounting components include lead insertion type packages (types in which lead terminals are inserted into through-holes on a printed circuit board and solder mounting) and surface mount type packages (surface mounting directly on the surface of the printed circuit board). Type). As one of the surface mount packages, there is a surface mount package called “BGA” (Ball Grid Array) in which lead terminals are composed of lattice-shaped solder balls having a constant pitch. BGA can arrange lead terminals with high density and is widely used in various printed wiring boards.
2. Description of the Related Art A solder printing apparatus that prints (solders) solder balls on a back terminal of a BGA type surface mount package (hereinafter referred to as “BGA package”) is known (for example, see Patent Document 1).
According to the solder printing apparatus, in order to print solder balls on the back terminal (indicated as land (51) in Patent Document 1) of the BGA package (indicated as mounting component (12) in Patent Document 1), first, An alignment operation (matching operation) between the land (51) of the mounting component (12) and the opening (14) of the mask screen (11) must be performed. Since the mask screen (11) is configured to be positioned by the positioning pins (24), the matching operation is performed on the land (51) of the mounting component (12) with respect to the opening (14) of the mask screen (11). ) To match. More specifically, the operator visually measures the positional deviation (X direction deviation, Y direction deviation, and Z axis phase deviation (θ direction deviation)) in each direction of the mounted component (12). Then, the position adjustment mechanism (micrometer, etc.) in each direction is operated until all the positional deviations in each direction disappear, and the land (51) of the mounting component (12) and the opening (14) of the mask screen (11) coincide. It is necessary to adjust the position.
After completing the matching operation between the land (51) of the mounting component (12) and the opening (14) of the mask screen (11), the mask screen (11) is fixed by the suction device (72), and the mask screen ( 11) Apply cream solder (52) with a spatula (41) and print the cream solder (52) on the lands (51). Thereafter, the mask screen (11) is replaced with a mask screen (55) having a larger hole diameter, the solder balls (53) are packed in the openings of the mask screen (55), and the land (51) coated with the cream solder (52) is applied. A solder ball (53) is printed.
上述した通り、実装部品(12)とマスクスクリーン(11)のマッチング作業は、マスクスクリーン(11)の開口(14)に対し実装部品(12)のランド(51)を一致させることにより行われる。しかし、実装部品(12)のランド(51)の個数は、一般に無数に有る上、位置調整のためのパラメータとして、X方向の位置ズレ、Y方向の位置ズレ及びθ方向の位置ズレがある。しかも各位置ズレは互いに依存し合っているため、一方向の位置ズレを修正した後であっても、他の方向の位置ズレを修正する場合、前に修正した位置ズレは再び生じる可能性がある。
このように、上記特許文献1のハンダ印刷装置において、実装部品(12)とマスクスクリーン(11)のマッチング作業は、かなりの作業時間および作業労力を要するという問題がある。
また、はんだボール(53)が印刷された状態の実装部品(12)において、はんだボール(53)はクリームはんだ(52)によって仮止めされた不安定な状態にある。そのため、次工程で使用される加熱装置(プリント基板用リワーク装置またはリペア装置)まで搬送する際、はんだボール(53)が実装部品(12)から脱落するという問題がある。
そこで、本発明は、上記従来技術の課題に鑑みなされたものであって、メタルマスクと表面実装形パッケージ部品のマッチング作業を効率良く正確に短時間で行うことが出来ると共に、半田ボールを印刷されたパッケージ部品を次工程で使用される加熱装置(プリント基板用リワーク装置またはリペア装置)まで、半田ボールをパッケージ部品から脱落させることなく良好な半田ボール印刷状態を保持したまま搬送することが出来る半田ボール印刷装置を提供することを目的とする。
As described above, the matching operation of the mounting component (12) and the mask screen (11) is performed by matching the land (51) of the mounting component (12) with the opening (14) of the mask screen (11). However, the number of lands (51) of the mounting component (12) is generally innumerable, and there are positional deviation in the X direction, positional deviation in the Y direction, and positional deviation in the θ direction as parameters for position adjustment. In addition, since each positional deviation depends on each other, even if the positional deviation in one direction is corrected, if the positional deviation in the other direction is corrected, there is a possibility that the previously corrected positional deviation will occur again. is there.
As described above, in the solder printing apparatus of
Moreover, in the mounting component (12) in a state where the solder ball (53) is printed, the solder ball (53) is in an unstable state temporarily fixed by the cream solder (52). Therefore, there is a problem that the solder ball (53) falls off from the mounted component (12) when transported to a heating device (print board rework device or repair device) used in the next process.
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and can perform a matching operation between a metal mask and a surface-mount type package component efficiently and accurately in a short time, and can print a solder ball. Solder that can transport the packaged part to the heating device (printing board rework device or repair device) used in the next process while keeping the solder ball in a good printed state without dropping the solder ball from the packaged component An object is to provide a ball printing apparatus.
上記技術的課題を解決するための本発明のうち、請求項1記載の発明の手段は、表面実装部品のランドパターンに合致した孔パターンを有するメタルマスク組立と、該表面実装部品のX方向位置、Y方向位置およびZ方向位置ならびにZ軸回りの回転位置を調整する位置調整機構部と、該表面実装部品を部品ステージに固定する吸引機構部とから成り、上面に設けられた取付台の対角線上に前記メタルマスク組立を位置決めする基準ピンを有する装置本体とを備えた半田ボール印刷装置であって、
対角線かつ中心点対称に前記基準ピンと同芯となる基準穴を有すると共に中央部が開口した、矩形枠状の上・下開口枠体から成り、その開口には該開口枠体の上辺または底辺に平行な一対の上・下平行板、ならびに該開口枠体の左辺または右辺に平行な一対の左・右平行板が、中心点対称にそれぞれ設けられ、該上・下平行板または左・右平行板にリンクした上・下操作レバーを操作することにより、前記上・下開口枠体に対し同芯・同相となるように前記表面実装部品を位置決めする部品位置決め機構を備えることを特徴とする。
Among the present inventions for solving the above technical problems, the means of the invention according to
It consists of a rectangular frame-shaped upper and lower opening frame that has a reference hole that is diagonal and centrosymmetric and concentric with the reference pin, and that has an opening at the center. The opening is on the top or bottom of the opening frame. A pair of parallel upper and lower parallel plates and a pair of left and right parallel plates parallel to the left or right side of the opening frame are provided symmetrically about the center point, respectively, and the upper and lower parallel plates or the left and right parallel plates are provided. A component positioning mechanism for positioning the surface-mounted component so as to be concentric / in-phase with the upper / lower opening frame by operating an upper / lower operation lever linked to a plate is provided.
請求項1記載の上記構成では、表面実装部品は、上記部品位置決め機構によって上・下開口枠体に対し同芯・同相に位置決めされる一方、上・下開口枠体は、装置本体の基準ピンによって位置決めされることになる。結局、表面実装部品は装置本体の基準ピンによって位置決めされることになる。他方、メタルマスク組立も装置本体の基準ピンによって位置決めされることになるため、表面実装部品の基準ピンに対する位置決め条件と、メタルマスク組立の基準ピンに対する位置決め条件が同一条件である場合、部品位置決め機構によって位置決めされた表面実装部品のハンダ塗布位置とメタルマスク組立の孔パターンは好適に一致することになる。
つまり、作業者は上記部品位置決め機構によって表面実装部品を位置決めした後、吸引機構部によってその位置を固定し、装置本体から上記部品位置決め機構を取り外し、それに換えてメタルマスク組立を基準ピンに通すことにより、表面実装部品とメタルマスク組立のマッチング作業は完了することになる。
このように、本発明の半田ボール印刷装置では、表面実装部品とメタルマスク組立のマッチング作業は、実質的に部品位置決め機構の操作レバーを作動することと、装置本体の部品位置決め機構をメタルマスク組立に載せ換えることで済むことになり、従来、多大な時間を要していた表面実装部品とメタルマスク組立のマッチング作業を短時間で完了させることが可能となる。
In the above-described configuration, the surface mount component is positioned concentrically and in phase with the upper and lower opening frame by the component positioning mechanism, while the upper and lower opening frames are the reference pins of the apparatus main body. Will be positioned. Eventually, the surface-mounted component is positioned by the reference pin of the apparatus main body. On the other hand, since the metal mask assembly is also positioned by the reference pins of the apparatus main body, if the positioning conditions for the reference pins of the surface mount component and the positioning conditions for the reference pins of the metal mask assembly are the same, the component positioning mechanism The solder application position of the surface-mounted component positioned by the above and the hole pattern of the metal mask assembly are preferably matched.
In other words, after positioning the surface mount component by the component positioning mechanism, the operator fixes the position by the suction mechanism unit, removes the component positioning mechanism from the apparatus main body, and passes the metal mask assembly through the reference pin instead. Thus, the matching operation between the surface mount component and the metal mask assembly is completed.
As described above, in the solder ball printing apparatus of the present invention, the matching operation between the surface mount component and the metal mask assembly is substantially performed by operating the operation lever of the component positioning mechanism and the component positioning mechanism of the apparatus main body. Therefore, it is possible to complete the matching operation between the surface mount component and the metal mask assembly, which conventionally required a lot of time, in a short time.
請求項2記載の発明の手段は、前記上・右平行板はT形スライダの直交板であり、前記下・左平行板はL形スライダの直交板であり、前記上・下操作レバーは支点から等間隔に設けられた第1長穴および第2長穴によって前記T形スライダ及び前記L形スライダにそれぞれリンクする、ことにある。 According to a second aspect of the present invention, the upper and right parallel plates are orthogonal plates of a T-shaped slider, the lower and left parallel plates are orthogonal plates of an L-shaped slider, and the upper and lower operation levers are fulcrums. And linking to the T-shaped slider and the L-shaped slider through first and second elongated holes provided at equal intervals from each other.
請求項2記載の上記構成では、上操作レバーが作動すると、上平行板と下平行板は互いに平行に且つ同じ移動量で接近移動し、終いには左辺または右辺の二等分線上で接合する。他方、下操作レバーが作動すると、左平行板と右平行板は互いに平行に且つ同じ移動量で接近移動し、終いには上辺または底辺の二等分線上で接合する。今、上・下平行板および左・右平行板で囲まれる開口に表面実装部品を入れると、上操作レバー及び下操作レバーが作動すると、上平行板と下平行板および右平行板と左平行板によって、表面実装部品は各二等分線が交差する中心点(上・下開口枠体の中心)に向けて且つ各々の平行板に平行な状態に置かれるようになる。開口枠体と装置本体は同芯・同相であり、メタルマスクと装置本体も同芯・同相であるため、上操作レバー及び下操作レバーが作動すると、表面実装部品は実質的にメタルマスクに対し同芯・同相状態に置かれるため、表面実装部品のハンダ塗布位置(ランドパターン)とマスクの孔パターンが合う(マッチングする)ようになる。
In the above configuration according to
請求項3記載の発明の手段は、前記T形スライダおよび前記L形スライダにはガイドレールが互いに平行に取り付けられ、該ガイドレールは前記上開口枠体または下開口枠体に埋め込まれたガイド溝に沿って摺動する、ことにある。 According to a third aspect of the present invention, guide rails are attached to the T-shaped slider and the L-shaped slider in parallel to each other, and the guide rail is embedded in the upper opening frame or the lower opening frame. It slides along.
請求項3記載の上記構成では、ガイドレールとガイド溝により、上平行板と下平行板ならびに左平行板と右平行板を互いに平行に且つ同じ移動量で接近または離隔移動させることが可能となる。 In the above-described configuration, the guide rail and the guide groove allow the upper parallel plate and the lower parallel plate, and the left parallel plate and the right parallel plate to be moved toward or away from each other in parallel with the same movement amount. .
請求項4記載の発明の手段は、前記装置本体の前記基準ピンに嵌合しながら半田ボールが印刷された前記表面実装部品を把持部によって両側から挟み込んで位置・姿勢を保持する部品移載機構を備える、ことにある。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a component transfer mechanism for holding the position / posture by sandwiching the surface-mounted component on which the solder ball is printed while being fitted to the reference pin of the apparatus main body from both sides by a grip portion. It is in having.
請求項4記載の上記構成では、上記部品移載機構は装置本体に取り付けられた状態で前記表面実装部品を両側から把持することが出来るように構成されている。そのため、半田ボールが印刷された前記表面実装部品を動かす必要がなく、その結果、動かすことによる余分な振動や揺れが表面実装部品に加わりにくくなるため、半田ボールをパッケージ部品から脱落させることなく良好な半田ボール印刷状態を保持したまま搬送することが可能となる。 According to a fourth aspect of the present invention, the component transfer mechanism is configured to be able to grip the surface-mounted component from both sides in a state of being attached to the apparatus main body. For this reason, it is not necessary to move the surface mount component on which the solder balls are printed, and as a result, it is difficult for the surface mount component to be subjected to excessive vibration or vibration caused by the movement. Therefore, it is possible to carry while maintaining a solder ball printing state.
請求項5記載の発明の手段は、前記部品移載機構は多穴メタルメッシュの加熱ステージプレートを下面に取り付けることが可能である、ことにある。 According to a fifth aspect of the present invention, the component transfer mechanism can attach a multi-hole metal mesh heating stage plate to the lower surface.
請求項5記載の上記構成では、半田ボールが印刷された表面実装部品を他の治具に載せ換える必要がなくなる。つまり、半田ボールが印刷された表面実装部品は、人手に晒されることなく、良好な半田ボール印刷状態を保持したままの状態で加熱されるようになる。 In the above-described configuration, it is not necessary to replace the surface-mounted component on which the solder balls are printed with another jig. That is, the surface-mounted component on which the solder ball is printed is heated while maintaining a good solder ball printing state without being exposed to human hands.
本発明の半田ボール印刷装置によれば、上記特徴の部品位置決め機構によって、メタルマスク組立と同一の位置決め基準で表面実装部品を位置決めすることが可能となり、その結果、従来、時間を要していたメタルマスクと実装部品のマッチング作業を効率良く・正確に短時間で行うことが出来るようになると共に、実装部品のハンダ塗布位置に対する半田ボールの印刷作業を効率良く短時間で済ませることが出来るようになる。
また、本発明の半田ボール印刷装置は、上記特徴の部品移載機構によって、表面実装部品に仮止めされた半田ボールを表面実装部品から脱落させることなく、次工程において使用される加熱装置(プリント基板用リワーク装置またはリペア装置)まで、良好な半田ボール印刷状態を保持したまま搬送することが出来るようになる。
更に、上記部品移載機構に多穴のメタルメッシュを底面に持つ上記特徴の加熱ステージプレートを組み合わせることにより、半田ボールが印刷された実装部品を取り出すことなく、そのままの状態で加熱することが出来るようになる。
According to the solder ball printing apparatus of the present invention, it is possible to position the surface mount component by the same positioning reference as that of the metal mask assembly by the component positioning mechanism having the above characteristics, and as a result, conventionally, it takes time. The matching work between the metal mask and the mounted parts can be done efficiently and accurately in a short time, and the solder ball printing work for the solder application position of the mounted parts can be done efficiently and in a short time. Become.
Further, the solder ball printing apparatus of the present invention is a heating device (printing device) used in the next process without causing the solder ball temporarily fixed to the surface mounted component to fall off from the surface mounted component by the component transfer mechanism having the above characteristics. To the substrate rework device or repair device) while maintaining a good solder ball printing state.
Furthermore, by combining the above-described component transfer mechanism with the heating stage plate having the above-described features having a multi-hole metal mesh on the bottom surface, it is possible to heat the mounting state on which the solder balls are printed without taking it out. It becomes like this.
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments shown in the drawings.
図1−2は、本発明の半田ボール印刷装置の一例であるリボールユニット100を示す説明図である。なお、図1は正面図であり、図2は上面図である。また、図1には説明の都合上、メタルマスク組立30も図示されている。
このリボールユニット100は、表面実装形パッケージ部品(以下、単に「実装部品」という。)の格子状のリード端子(電極パッド部、ランド又はハンダ塗布位置)に半田ボールを印刷する(半田付け)するための装置であり、詳細については後述するが、メタルマスクの孔位置に対する実装部品のリード端子の位置決め作業(マッチング作業)を作業者が容易に行うことが出来るように、実装部品を予め決められた基準位置に位置決めする部品位置決め機構20を備えている。なお、ここで言う「予め決められた基準位置」とは、装置本体10の上面に設けられた2個の基準ピン14a(図2)を対角線の頂点とする仮想四角形(本実施例では正方形)に対し、同芯かつ同相となる位置である。なお、同芯とは中心が同じ状態であり、同相とは互いに相似の関係(どちらか一方を中心に関しX方向または/およびY方向に拡大または縮小することにより両者が重なる関係)にある状態である。従って、作業者が実装部品を部品位置決め機構20の開口中(図2)に置き、上・下操作レバー21U,21Lを作動させることにより、実装部品は仮想正方形に対し同芯・同相の状態に置かれることになる。他方、メタルマスク組立についても上記基準ピン14aが成す仮想正方形に対し同芯・同相になるように予め位置決めされている。従って、部品位置決め機構20によって位置決めされた実装部品のリード端子は、メタルマスク組立の孔位置に好適にマッチングすることになる。以下、各構成について更に説明する。
FIG. 1-2 is an explanatory view showing a
The
リボールユニット100の構成は、部品位置決め機構20(図6−8))の他に、必要に応じて実装部品のXYZ位置または回転角θを調整すると共に位置決めされた実装部品を吸着・固定し、更には余分な半田ボールを回収する装置本体10(図3−5)と、上記基準位置に位置決めされた実装部品の格子状の端子群に一致した(マッチング)した孔パターンが形成されたメタルマスク組立30(図9)と、半田ボールが印刷された印刷済み実装部品を目的とする加熱装置(プリント基板用リワーク装置またはリペア装置)まで半田ボールを脱落させずに搬送する部品移載機構40(図11〜14)とを具備して構成されている。
In addition to the component positioning mechanism 20 (FIGS. 6-8), the configuration of the
また、部品位置決め機構20とメタルマスク組立30は、同時に使用されることはなく、作業者は初めに部品位置決め機構20を使用して実装部品の位置決めを行った後、部品位置決め機構20をメタルマスク組立30に載せ換え、メタルマスク組立30を使用して実装部品のハンダ塗布位置にフラックス、半田ボールを印刷することになる。
In addition, the
図3−5は、本発明に係る装置本体10を示す説明図である。なお、図3は上面図であり、図4は正面図であり、図5は背面図である。
図3に示すように、装置本体10は、上板11、側板12,12および底板13を構造体に持ち、実装部品対する位置調整機構部、並びに実装部品または半田ボールに対する吸引機構部を備えている。図4に示すように、位置調整機構部の構成は、中央部が四角形(本実施例では正方形)に開口・貫通した取付台14と、実装部品が載置・固定される部品ステージ15と、部品ステージ15をZ軸方向回りに回転させる回転移動ステージ16と、部品ステージ15をZ軸方向(高さ方向)に変位させるZ軸移動ステージ17と、部品ステージ15をX軸方向(前後方向)に変位させるX軸移動ステージ18と、部品ステージ15をY軸方向(左右方向)に変位させるY軸移動ステージ19と、各ステージが積層されるステージ取付台21とを具備して構成されている。なお、実装部品は部品位置決め機構20によって基準ピン14aに対し同芯・同相に位置決めされることになるため、上記移動ステージの内で実際に使用されるのはZ軸移動ステージ17のみである。
3-5 is explanatory drawing which shows the apparatus
As shown in FIG. 3, the apparatus
また、図5に示すように、吸引機構部の構成は、上流にある圧縮空気源の圧力を所定の圧力に減圧するレギュレータ22と、回収された半田ボールが貯蔵される半田ボール回収ボトル23と、実装部品に対する吸引をオン/オフする部品吸着スイッチ24と、半田ボールに対する吸引をオン/オフするボール吸引スイッチ25と、圧縮空気源からの圧力の高い空気が流れる1次エアライン26と、流速の早い空気が流れ部品吸着スイッチに連通する2次エアライン27と、流速の早い2次エアライン27によって負圧になる1次吸引ライン29と、1次吸引ライン29の下流にあり分岐して部品ステージ15に連通する2次吸引ライン31と、分岐してボール吸引スイッチ25に連通する3次吸引ライン32と、その下流にあり半田ボール回収ボトル23に連通する4次吸引ライン33と、メタルマスク組立30から余分な半田ボールを吸引する5次吸引ライン34とを具備して構成されている。
Further, as shown in FIG. 5, the structure of the suction mechanism section includes a
なお、吸着・吸引の原理は、2次エアライン27を流れる流速の早い空気流が外部へ流出する時の、いわゆるベンチュリー効果を利用したものである。吸引機構部の動作を簡単に説明すると、部品吸着スイッチ24をオンにすると、レギュレータ22の下流にある2次エアライン27を流速の早い空気流が流れる。その結果、2次エアライン27に交差(直交)する1次吸引ライン29の2次エアライン27近傍が負圧になり、その結果1次吸引ライン29内が2次エアライン27の空気流によって吸引されるようになる。その結果、1次吸引ライン29に連通する2次吸引ライン31内、ひいては部品ステージ15も2次エアライン27の空気流によって吸引されるようになる。他方、ボール吸引スイッチ25をオンにすると、3次吸引ライン32と4次吸引ライン33が連通し、4次吸引ライン33および5次吸引ライン34も吸引されるようになる。作業者は5次吸引ライン34をメタルマスク組立30に向けて、メタルマスク組立30上にある余分な半田ボールを吸引する。吸引された半田ボールは、5次吸引ライン34を通って半田ボール回収ボトル23へと回収されることになる。
The principle of adsorption / suction utilizes a so-called Venturi effect when an air flow having a high flow velocity flowing through the
図6は、本発明に係る部品位置決め機構20を示す説明図である。なお、図6(a)は上面図であり、同(b)は側面図である。
この部品位置決め機構20は、上部品位置決め機構20Uと下部品位置決め機構20Lから成る。作業者が上操作レバー21Uを操作することにより、上平行板22TU及び下平行板22BUが、上開口枠体23Uの上辺23TUと底辺23BUに対し平行に且つ同じ距離だけ各々相対移動しながら、互いに近接あるいは離隔するように動作する。同様に、下操作レバー21Lを操作することにより、左平行板22LL及び右平行板22RLが、上開口枠体23Uの左辺23LUと右辺23RUに対し平行に且つ同じ距離だけ各々相対移動しながら、互いに近接あるいは離隔するように動作する。その結果、各平行板に囲まれた開口(ハッチング部分)は、上部開口枠体23Uに対し同芯・同相の関係にある。また、上開口枠体23Uと下開口枠体23Lは、同一形状である。
従って、開口に置かれる実装部品は、上開口枠体23U(下開口枠体23L)に対し同芯・同相に位置決めされることになる。以下、部品位置決め機構20について更に詳細に説明する。
FIG. 6 is an explanatory view showing a
The
Accordingly, the mounting component placed in the opening is positioned concentrically and in phase with respect to the upper opening frame 23U (lower opening frame 23L). Hereinafter, the
図7は、本発明に係る上部品位置決め機構20Uを示す説明図である。なお、図7(a)は、図6の上部品位置決め機構20Uの背面図であり、図7(b)は図7(a)のA−A断面図である。
この上部品位置決め機構20Uは、実装部品を上開口枠体23Uの上辺23TU及び底辺23BUに平行に、且つ左辺23LU(右辺23RU)の垂直二等分線上に位置決めする。
そのため、T形スライダ22TSUは、その上平行板22TUが上辺23TUに平行になるように配設されている一方、L形スライダ22LSUは、その下平行板22BUが底辺23BUに平行になるように配設されている。また、中心Cから上平行板22TU、下平行板22BUまでの各距離が等しくなるように、上平行板22TU及び下平行板22BUはそれぞれ配設されている。
FIG. 7 is an explanatory view showing an upper
The upper
Therefore, the T-shaped slider 22TSU is arranged so that its upper parallel plate 22TU is parallel to the upper side 23TU, while the L-shaped slider 22LSU is arranged so that its lower parallel plate 22BU is parallel to the bottom 23BU. It is installed. Further, the upper parallel plate 22TU and the lower parallel plate 22BU are arranged so that the distances from the center C to the upper parallel plate 22TU and the lower parallel plate 22BU are equal.
更に、操作レバー21Uの任意の操作量で、上平行板22TUと下平行板22BUが同じ距離だけ上辺23TU、底辺23BUに対しそれぞれ移動するように、操作レバー21Uの支点21aUは、例えば上辺23TU(底辺23BU)の垂直二等分線上に配設されていると共に、支点21aUから等距離の位置に第1長穴21bU、第2長穴21cUがそれぞれ配設されている。
Furthermore, the fulcrum 21aU of the
また、図7(b)に示すように、上平行板22TU及び下平行板22BUが、それぞれ上辺23TU、底辺23BUに対し平行に安定して移動することが出来るように、上平行板22TU及び下平行板22BUにはガイドレール25Uが取り付けられる一方、上開口枠体23Uにはガイドレール25Uに係合するガイド溝26Uが埋め込まれている。 Further, as shown in FIG. 7B, the upper parallel plate 22TU and the lower parallel plate 22BU are stably moved in parallel to the upper side 23TU and the bottom side 23BU, respectively. A guide rail 25U is attached to the parallel plate 22BU, and a guide groove 26U that engages with the guide rail 25U is embedded in the upper opening frame 23U.
また、後述するメタルマスク組立30の実装部品に対する位置決めと、部品位置決め機構20の実装部品に対する位置決めが同一条件(同一基準)となるように、上開口枠体23Uの左上隅および右下隅の対角線上には、上部基準穴24U、24Uがそれぞれ設けられている。つまり、上部基準穴24U、24Uを対角線の頂点に持つ仮想正方形が、上開口枠体23Uに対し同芯・同相となるように上部基準穴24U、24Uはそれぞれ設けられている。
Further, on the diagonal lines of the upper left corner and the lower right corner of the upper opening frame 23U so that the positioning of the
また、実装部品の高さが低い場合、上平行板22TU及び下平行板22BUがその実装部品に当たらず、上部品位置決め機構20Uの位置決め機能が発揮されない場合が考えられる。そのような事態を防止するため、上部品位置決め機構20Uが実装部品を位置決めする際、実装部品の高さ方向のばらつきに依存することがないよう、上平行板22TU及び下平行板22BUには上T板27T,下T板27Bがそれぞれ設けられている。
Further, when the height of the mounted component is low, the upper parallel plate 22TU and the lower parallel plate 22BU may not hit the mounted component, and the positioning function of the upper
また、対(ペア)となる後述の下部品位置決め機構20Lと上部品位置決め機構20Uは、同一位置決め基準(同芯・同相)の状態で、スタッドボルト28Uによってタイトに固定される。
A lower
図8は、本発明に係る下部品位置決め機構20Lを示す説明図である。なお、図8(a)は、図6の下部品位置決め機構20Lの上面図であり、図8(b)は図8(a)の下面図である。
この下部品位置決め機構20Lは、実装部品を下開口枠体23Lの左辺23LL及び右辺23RLに平行に、且つ上辺23TL(底辺23BL)の垂直二等分線上に位置決めする。
FIG. 8 is an explanatory view showing a lower
The lower
左平行板22LL及び右平行板22RLを左辺23LL、右辺23RLに対してそれぞれ平行に且つ同じ距離さけ相対移動させる機構については、上記上部品位置決め機構20Uと同一である。
The mechanism for moving the left parallel plate 22LL and the right parallel plate 22RL relative to the left side 23LL and the right side 23RL in parallel and at the same distance is the same as the upper
また、上記上部品位置決め機構20Uと同様に、実装部品を安定して位置決めするために、左平行板22LL及び右平行板22RLには左L板27LL,右L板27RLがそれぞれ設けられている。
Similarly to the upper
また、下開口枠体23Lの右下隅および右上隅の対角線には、下部基準穴24L、24Lがそれぞれ設けられている。つまり、下部基準穴24L、24Lを対角線の頂点に持つ仮想正方形が、下開口枠体23Lに対し同芯・同相となるように下部基準穴24L、24Lはそれぞれ設けられている。
In addition,
図9は、本発明に係るメタルマスク組立30を示す説明図である。なお、図9(a)は上面図であり、同(b)は同(a)の下面図である。
このメタルマスク組立30は、実装部品の格子状の半田塗布位置に一致(マッチング)した孔パターン32Mが設けられたメタルマスク31Mと、メタルマスク31Mが取り付けられる開口枠体33Mと、メタルマスク31Mを開口枠体33Mに固定するマスク抑え板34Mおよびファスナー35Mと具備して構成されている。
FIG. 9 is an explanatory view showing a
The
孔パターン32Mは、例えば実装部品の中心と開口枠体33Mの中心Cを一致させる芯出しを行った後、実装部品の各辺を上辺33TMおよび底辺33BM、あるいは左辺33LMおよび右辺33RMに平行(同位相)になるように設定した状態の実装部品の格子状の半田塗布位置に対応している。なお、ここで言う「同相(同位相)」とは、図10(b)に示すように、実装部品と開口枠体33Mが同芯状態において、実装部品の基準軸と開口枠体33Mの基準軸が互いに一致している状態を言う。
For example, the hole pattern 32M is centered so that the center of the mounting component and the center C of the
従って、2つの基準穴36M、36Mが中心Cに対して開口枠体33Mの対角線上に点対称に設けられている場合、基準穴36M、36Mを対角線の頂点に持つ仮想正方形は、開口枠体33に対して同芯・同位相となる。
従って、開口枠体33Mの基準穴36Mと上記部品位置決め機構20の上部基準穴24U及び下部基準穴24Lの相対位置関係が互いに等しい場合(同芯の場合)、メタルマスク31Mの孔パターン32Mと、上記部品位置決め機構20によって位置決めされた実装部品の半田塗布位置は一致(マッチング)することになる。
Accordingly, when the two reference holes 36M and 36M are provided point-symmetrically on the diagonal line of the
Therefore, when the relative positional relationship between the reference hole 36M of the
図11は、本発明に係る部品移載機構40を示す説明図である。なお、図11(a)は上面図であり、同(b)は同(a)の下面図である。
この部品移載機構40は、半田ボールを塗布された実装部品をリワーク装置へ安定に搬送するための機構である。そのため、実装部品を両側から挟み込んで把持する第1把持部41および第2把持部42と、これらを駆動するためのスライドレバー43と、これらを保持するための上部保持枠44および下部保持枠45と、上記装置本体10のの基準ピン14a(図3)に嵌合するための貫通穴46とを具備して構成されている。
FIG. 11 is an explanatory view showing a
This
作業者がスライドレバー43を前方にスライドさせる場合、第1把持部41と第2把持部42は近接するように互いに移動して実装部品を把持するようになる。他方、作業者がスライドレバー43を後方にスライドさせる場合、第1把持部41と第2把持部42は離隔するように互いに移動して実装部品を解放する。また、スライドレバー43は上面と下面に設けられ、上面のスライドレバー43と下面のスライドレバー43はネジ結合しているため、ネジを締めることにより、第1把持部41と第2把持部42は安定に固定されることになる。
When the operator slides the slide lever 43 forward, the first gripping portion 41 and the second gripping
図12は、部品移載機構40の駆動部を示す説明図であり、図11の部品移載機構40から上部保持枠44を取り外した状態である。
スライドレバー43と第1把持部41が連結された第1ラックギヤ部47と、第2把持部が連結された第2ラックギヤ部48が、連結ギヤ部49に噛み合いながら並行にそれぞれ設けられている。従って、スライドレバー43を前方に移動させると、連結ギヤ部49は図示の通り回転し、第2ラックギヤ部48は後方に移動させる。その結果、第1把持部41と第2把持部42は互いに近接するように移動する。
FIG. 12 is an explanatory view showing a drive unit of the
A first rack gear portion 47 to which the slide lever 43 and the first gripping portion 41 are connected and a second
なお、部品移載機構40は、単体で使用することも可能であるが、次工程が半田ボールが印刷された実装部品に対する加熱工程であることを考慮すると、図13に示す加熱ステージプレート50を部品移載機構40の下部に取り付けた方が、良好な半田ボール印刷状態の保持の観点からより好ましい。以下、加熱ステージプレート50について説明する。
The
図13は、本発明に係る加熱ステージプレート50を示す説明図である。なお、図11(a)は上面図であり、同(b)は同(a)の下面図である。
この加熱ステージプレート50は、加熱工程において半田ボールが印刷された実装部品を保持するための機構である。従って、通常は、部品移載機構の下部に取り付けられ、作業者が実装部品を加熱装置(プリント基板用リワーク装置またはリペア装置)まで搬送すると、部品移載機構40から分離され、単体で使用される。その構成は、多穴のメタルメッシュ51と、メタルメッシュ51が取り付けられる開口枠体52と、メタルメッシュ51を抑えるメッシュ抑え板53と、メッシュ抑え板53を固定するファスナー54と、部品移載機構40と嵌合するピン55とを具備して構成されている。
FIG. 13 is an explanatory view showing a
The
つまり、作業者は、実装部品を加熱装置(プリント基板用リワーク装置またはリペア装置)まで搬送すると、部品移載機構40のスライドレバー43を緩め、第1把持部41及び第2把持部42による実装部品の把持を解除し、部品移載機構40を加熱ステージプレート50上から取り外し、半田ボールが印刷された実装部品を取り出すことなく、そのままの状態で加熱することが出来る。加熱方式としては、例えば上下方向から赤外線を照射することにより行われる。メタルメッシュ51の多穴により、下方から実装部品に対し効率よく均一に輻射熱(放射熱)を加えることが出来るようになるため、上方からの熱放射と相俟って、実装部品に半田ボールを良好なボンディング状態でハンダ付けることが可能となる。
That is, when the worker transports the mounted component to the heating device (printed circuit board rework device or repair device), the slide lever 43 of the
以上の通り、本発明のリボールユニット100によれば、上記部品位置決め機構20によって、メタルマスク組立30と同一の位置決め基準で実装部品を位置決めすることが可能となり、その結果、従来、時間を要していたメタルマスクと実装部品のマッチング作業を効率良く・正確に短時間で行うことが出来るようになると共に、実装部品のハンダ塗布位置に対する半田ボールの印刷作業を効率良く短時間で済ませることが出来るようになる。
また、本発明のリボールユニット100は、上記部品移載機構40によって、実装部品に仮止めされた半田ボールを実装部品から脱落させることなく、次工程において使用される加熱装置(プリント基板用リワーク装置またはリペア装置)まで、良好な半田ボール印刷状態を保持したまま搬送することが出来るようになる。
更に、上記部品移載機構40に多穴のメタルメッシュ51を底面に持つ上記加熱ステージプレート50を組み合わせることにより、半田ボールが印刷された実装部品を取り出すことなく、そのままの状態で加熱することが出来るようになる。
As described above, according to the
In addition, the
Further, by combining the
本発明のリボールユニットは、表面実装形パッケージ部品のリード端子に半田ボールをハンダ付けする半田ボール印刷作業に対し好適に適用される。 The reball unit of the present invention is suitably applied to a solder ball printing operation in which solder balls are soldered to lead terminals of a surface mount package component.
10 装置本体
11 上板
12 側板
13 底板
14 取付台
14a 基準ピン
15 部品ステージ
16 回転移動ステージ
17 Z軸移動ステージ
18 X軸移動ステージ
19 Y軸移動ステージ
21 ステージ取付台
22 レギュレータ
23 半田ボール回収ボトル
24 部品吸着スイッチ
25 ボール吸引スイッチ
26 1次エアライン
27 2次エアライン
29 1次吸引ライン
30 メタルマスク組立
31 2次吸引ライン
32 3次吸引ライン
33 4次吸引ライン
34 5次吸引ライン
20 部品位置決め機構
20U 上部品位置決め機構
21U 上操作レバー
22TSU T形スライダ
22LSU L形スライダ
23TU 上辺
23BU 底辺
23LU 左辺
23RU 右辺
24U 上部基準穴
25U ガイドレール
26U ガイド溝
27T 上T板
27B 下T板
28U スタッドボルト
20L 下部品位置決め機構
21L 下操作レバー
22TSL T形スライダ
22LSL L形スライダ
23TL 上辺
23BL 底辺
23LL 左辺
23RL 右辺
24L 下部基準穴
25L ガイドレール
26L ガイド溝
27LL 左L板
27RL 右L板
28L 貫通穴
30 メタルマスク組立
31M メタルマスク
32M 孔パターン
33M 開口枠体
33TM 上辺
33BM 底辺
33LM 左辺
33RM 右辺
34M マスク抑え板
35M ファスナー
36M 基準穴
40 部品移載機構
41 スライドレバー
42 第1把持部
43 第2把持部
44 上部保持枠
45 下部保持枠
50 加熱ステージプレート
51 メタルメッシュ
100 リボールユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Main body 11 Upper plate 12 Side plate 13 Bottom plate 14 Mounting base 14a Reference pin 15 Component stage 16 Rotation moving stage 17 Z-axis moving stage 18 X-axis moving stage 19 Y-axis moving stage 21 Stage mounting base 22 Regulator 23 Solder ball recovery bottle 24 Component suction switch 25 Ball suction switch 26 Primary air line 27 Secondary air line 29 Primary suction line 30 Metal mask assembly 31 Secondary suction line 32 Tertiary suction line 33 Fourth suction line 34 Fifth suction line 20 Component positioning mechanism 20U Upper part positioning mechanism 21U Upper operation lever 22TSU T type slider 22LSU L type slider 23TU Upper side 23BU Bottom side 23LU Left side 23RU Right side 24U Upper reference hole 25U Guide rail 26U Guide groove 27T Upper T plate 27B Lower T plate 28U Stud Bolt 20L Lower part positioning mechanism 21L Lower operation lever 22TSL T slider 22LSL L slider 23TL Upper side 23BL Bottom side 23LL Left side 23RL Right side 24L Lower reference hole 25L Guide rail 26L Guide groove 27LL Left L plate 27RL Right L plate 28L Through hole 30 Metal mask Assembly 31M Metal mask 32M Hole pattern 33M Opening frame 33TM Upper side 33BM Bottom side 33LM Left side 33RM Right side 34M Mask holding plate 35M Fastener 36M Reference hole 40 Parts transfer mechanism 41 Slide lever 42 First gripping part 43 Second gripping part 44 Upper holding frame 45 Lower holding frame 50 Heating stage plate 51 Metal mesh 100 Reball unit
Claims (5)
対角線かつ中心点対称に前記基準ピン(14a)と同芯となる基準穴(24U、24L)を有すると共に中央部が開口した、矩形枠状の上・下開口枠体(23U、23L)から成り、その開口には該開口枠体の上辺(23TU、23TL)または底辺(23BU,23BL)に平行な一対の上・下平行板(22TU、22BU)、ならびに該開口枠体の左辺(23LU、23LL))または右辺(23RU、23RL)に平行な一対の左・右平行板(22LL、22RL)が、中心点対称にそれぞれ設けられ、該上・下平行板または左・右平行板にリンクした上・下操作レバー(21U,21L)を操作することにより、前記上・下開口枠体に対し同芯・同相となるように前記表面実装部品を位置決めする部品位置決め機構(20)を備えることを特徴とする半田ボール印刷装置。 A metal mask assembly (30) having a hole pattern (32M) matching the land pattern of the surface mount component, and adjusting the X direction position, the Y direction position, the Z direction position, and the rotation position about the Z axis of the surface mount component. The metal mask assembly (30) is positioned on a diagonal line of a mounting base (14) provided on the upper surface, comprising a position adjusting mechanism and a suction mechanism for fixing the surface-mounted component to the component stage (15). A solder ball printing device comprising a device body (10) having a reference pin (14a),
It consists of upper and lower opening frame bodies (23U, 23L) having a rectangular frame shape having reference holes (24U, 24L) concentric with the reference pins (14a) in a diagonal line and symmetrical with the center point and having an opening at the center. The opening has a pair of upper and lower parallel plates (22TU, 22BU) parallel to the upper side (23TU, 23TL) or the bottom side (23BU, 23BL) of the opening frame, and the left side (23LU, 23LL) of the opening frame. )) Or a pair of left and right parallel plates (22LL, 22RL) parallel to the right side (23RU, 23RL) are provided symmetrically about the center point, and are linked to the upper / lower parallel plates or the left / right parallel plates. A component positioning mechanism (20) for positioning the surface-mounted component so as to be concentric / in-phase with the upper / lower opening frame by operating the lower operation lever (21U, 21L). Solder ball printing apparatus according to claim the door.
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