JP2015060988A - 基板搬送装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板を搬送ベルトから搬送シャトルに移し替える搬送手段を簡素化して、省スペース化とコストダウンとを可能にするとともに、メンテナンス作業性を改善する。
【解決手段】検査対象の基板Pを挟持するチャック部材33を有し、基板搬入位置Aから所定の検査工程を経て基板搬出位置に移動する搬送シャトル30を有し、搬送ベルト40により搬送される基板Pを、基板搬入位置Aに待機している搬送シャトル30の底面側に搬送し、基板搬入位置Aにおいて、移送手段50が備える昇降ヘッド51により、基板Pを搬送ベルト40からチャック部材33による基板挟持位置にまで持ち上げて、搬送シャトル30に移し替える。
【選択図】図2

Description

本発明は、搬送ベルトで搬送されてくる検査対象の基板を搬入位置にて受け取り、所定の検査工程を経て搬出位置にまで搬送する搬送シャトルを有する基板搬送装置に関し、さらに詳しく言えば、基板搬入位置で基板を搬送ベルトから搬送シャトルに移し替える移送手段に関するものである。
例えば特許文献1には、ベアボードや部品実装基板等の基板量産工程において、その多数の基板を効率よく検査するため、インデックス(割り出し)テーブルを用いた基板搬送装置が記載されているが、その類例を図5ないし図8により説明する。
図5に示すように、この従来例に係る基板搬送装置1は、所定の角度間隔で間欠的に回転するインデックステーブル2を備えている。この例において、インデックステーブル2の周りには、基板搬入位置A,例えばCCDカメラによる外観検査工程B,プローブユニットによる電気的検査工程Cおよび基板搬出位置Dが用意されており、A→B→C→D→Aの順に90゜間隔でサイクリックに時計方向に回転する。
これに対応して、インデックステーブル2には、4つの搬送シャトル3が90゜間隔で支持されている。各搬送シャトル3は、インデックステーブル2の回転により、A→B→C→Dの順に各ステージを移動する。
各搬送シャトル3には、図6に示すように、図示しないアクチュエータにより接近、離反方向に移動する一対の挟持片3a,3bを有するチャック部材が設けられている。
この基板搬送装置1において、検査対象の基板Pは、搬送ベルト4により基板搬入位置Aにまで搬送され、移送手段5により、搬送ベルト4から基板搬入位置Aに待機している搬送シャトル3(空の搬送シャトル)に移し替えられる。
この基板搬送装置1において、移送手段5は、図7に示すように、搬送ベルト4から基板搬入位置Aにかけて配置された一対の移送ガイドアーム5a,5bを有し、その各々に、負圧により基板Pを保持する吸着ヘッド6(6a,6b)が設けられている。
吸着ヘッド6a,6bは、図示しない例えば送りねじ軸等の直動機構により、移送ガイドアーム5a,5bに沿って交代的に往復動するが、図示しない昇降機構によりZ軸方向(垂直方向)にも上下し、例えば搬送ベルト4から基板搬入位置Aに向かう往路時には低位置で移動し、基板搬入位置Aから搬送ベルト4に戻る復路時には高位置で移動することにより、ぶつかり合うことがない。
次に、基板Pの移送手順について説明する。基板Pが搬送ベルト4により、その終端位置にまで搬送されると、一方の例えば吸着ヘッド6aにより吸着保持され、図8(a)に示すように、基板搬入位置Aに待機している搬送シャトル3上にまで運ばれる。この待機搬送シャトル3は空で、挟持片3a,3bは離反方向に開かれている。
次の動作として、吸着ヘッド6aが下降し(図8(b))、吸着を解いて基板Pを挟持片3a,3b間に載せたのち(図8(c))、吸着ヘッド6aが上昇するとともに、挟持片3a,3bが接近方向に移動して基板Pを固定する(図8(d))。その後、吸着ヘッド6aは搬送ベルト4側に戻る。
このようにして、挟持片3a,3bで基板Pを固定すると、インデックステーブル2が時計方向に90゜回転し、基板Pを固定した実搬送シャトル3は、基板搬入位置Aから次の外観検査工程Bに移動するとともに、基板搬出位置Dから次の搬送シャトル3が空の状態で基板搬入位置Aに移動する。
この間(一方の吸着ヘッド6aが図8(a)〜(d)の動作を行っている間)、他方の吸着ヘッド6bは搬送ベルト4側に戻り、次の基板Pを吸着保持し、上記と同様に図8(a)〜(d)の動作を行って、基板搬入位置Aに待機している空の搬送シャトル3に基板Pを移送する。
このレシプロ的な吸着ヘッド6a,6bの動作の繰り返しにより、搬送ベルト4により送られてくる基板Pが順次、基板搬入位置に待機している空の搬送シャトル3に移し替えられる。
搬送シャトル3に移し替えられた基板Pは、インデックステーブル2の回転により、外観検査工程B,電気的検査工程Cを経て基板搬出位置Dに至り、基板搬出位置Dで挟持片3a,3bの固定が解かれて、図示しない搬出用の吸着ヘッドにて搬送シャトル3から搬出される。
特開2002−277502号公報
上記従来例に係る基板搬送装置1によれば、搬送シャトル3をインデックステーブル2により、その円周方向に移動させて、所定の各位置(ステージ)に搬送するようにしていることから、コンベアラインによる直線的な流れ工程よりも、装置全体のスペースファクタを改善することができるが、なおも改善する余地が残されている。
第1に、基板Pを搬送ベルト4から基板搬入位置Aにある空の搬送シャトル3に移し替える移送手段5として、図5および図7に示すように、搬送ベルト4と基板搬入位置Aとにかけて吸着ヘッド6を移動させる移送ガイドアーム5を配置しているため、その分のスペースを必要とする。
また、移送手段5が、インデックステーブル2における基板搬入位置を覆うように配置されているため、メンテナンスを行う場合の作業性をがよくないばかりでなく、移送手段5に多くの資材や部品を必要とすることから、その分コストが嵩む。
第2に、吸着ヘッド6にて、基板Pの上面を吸着するようにしているため、特に小型基板の場合、吸着ヘッド6が基板Pの上面に形成されているはんだバンプ等に接触することによる電気的な不良事故が発生しやすい。
第3に、搬送シャトル3ごとに基板Pの高さが異なるため、基板の搬入、搬出時には必ずオフセット調整を必要とする。
第4として、通常、吸着ヘッド6の吸着面には、緩衝部材として多孔質のゴム弾性層が設けられるが、繰り返し使用によって変形し基板Pの姿勢やZ軸方向の高さが変化してしまうことがあるため、この点についても、定期的にオフセット調整を行う必要がある。
そこで、本発明の課題は、基板を搬送ベルトから搬送シャトルに移し替える搬送手段の構成を簡素化して、より一層の省スペース化とコストダウンとを可能にするとともに、メンテナンス作業を容易に行えるようにした基板搬送装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明は、検査対象の基板を挟持するチャック部材を有し、基板搬入位置から所定の検査工程を経て基板搬出位置に移動する搬送シャトルおよび上記搬送シャトルを移動させるシャトル移動手段と、上記基板を上記基板搬入位置に向けて搬送する搬送ベルトと、上記基板搬入位置において上記基板を上記搬送ベルトから上記搬送シャトルに移し替える移送手段とを備えている基板搬送装置において、
上記搬送ベルトは、上記基板を上記基板搬入位置に待機している上記搬送シャトルの底面側に搬送するように配置されており、上記移送手段は、上記基板搬入位置において、昇降駆動手段により上記搬送ベルトの基板搬送面よりも下側に位置する初期位置と上記搬送シャトルの上記チャック部材による基板挟持位置との間を昇降する昇降ヘッドを備え、上記昇降ヘッドの上昇に伴って、上記基板が上記搬送ベルトから上記基板挟持位置にまで持ち上げられることを特徴としている。
本発明において、上記昇降ヘッドは、上記基板の下面を一時的に負圧吸着する吸着ヘッド面を備えていることが好ましい。また、上記吸着ヘッド面上には、例えば10〜30μm厚程度の通気性を有する軟質の薄膜多孔質フィルムが設けられるとよい。
本発明には、具体的な態様として、上記搬送ベルトは、所定の間隔をもって互いに平行に走行する少なくとも2本のベルトメンバーを有し、上記昇降ヘッドは、上記ベルトメンバー間に昇降可能に配置される態様が含まれる。
また、上記搬送ベルトの基板搬送面上には、上記基板に当接して上記基板搬入位置に停止させるストッパが配置される。
また、上記搬送シャトルは、上記昇降ヘッドに位置的に対応する開口部を有するベースフレームを備え、上記開口部の対向する2辺に沿って上記チャック部材としての左右一対の挟持片がチャック駆動手段により接近,離反可能に設けられる。
また、好ましくは、上記基板搬入位置には、上記搬送シャトルの上方に配置され、上記基板が上記昇降ヘッドにより上記基板挟持位置にまで持ち上げられたときの上記基板の高さ位置を検出する基板高さ検知手段が設けられる。
上記シャトル移動手段は、所定の角度間隔をもって回転するインデックステーブルであり、上記インデックステーブルに複数の上記搬送シャトルが等間隔で支持されていることが好ましいが、本発明の基板搬送装置は、コンベアラインによる直線的な流れ工程にも適用可能である。
本発明によれば、搬送ベルトにより搬送される基板を、基板搬入位置に待機している搬送シャトルの底面側に搬送し、基板搬入位置において、移送手段が備える昇降ヘッドにより、基板を搬送ベルトから基板挟持位置にまで持ち上げて搬送シャトルに移し替えるようにしたことにより、移送ガイドアーム等が不要で移送手段の構成が簡素化でき、より一層の省スペース化とコストダウンとを達成することができる。
また、作業者が基板搬入位置に容易に近づくことができるとともに、基板搬入位置における搬送シャトルの上面が開放され作業空間が確保されているため、特に搬送シャトルのメンテナンス作業を容易に行うことができる。
また、基板の上面側を吸着ヘッドにより吸着する場合には、極力はんだバンプ等を避ける必要があるが、本発明では、昇降ヘッドにより、基板をその下面側を押し上げるようにしたことにより、そのようなはんだバンプ等に対する配慮は不要で、基板の中心部に昇降ヘッドを当接させることができる。
本発明においても、好ましい態様として、昇降ヘッドは基板の下面を一時的に負圧吸着する吸着ヘッド面を備えるが、その吸着ヘッド面に通気性を有する軟質の薄膜多孔質フィルムを設けることにより、基板の下面に多少の凹凸があっても、それを吸収して平面精度を保って基板を移送することができる。また、薄膜多孔質フィルムは10〜30μm厚程度の薄さであるため、基板を吸着した場合と、吸着しない場合とで高さの変化が微量で済む。
また、基板搬入位置に基板高さ検知手段を配置して、基板が昇降ヘッドにより基板挟持位置にまで持ち上げられたときの基板の高さ位置を検出することにより、厚さの異なる異種基板を基板搬入位置において排除することが可能となる。
本発明の実施形態に係る基板搬送装置を示す模式的な平面図。 本発明の要部である基板搬入位置における各部材の構成を示す分解斜視図。 同じく基板搬入位置における各部材の構成を示す側面図。 (a)〜(e)上記基板搬送装置の動作を説明するための模式図。 基板搬送装置の従来例を示す模式的な平面図。 上記従来例における搬送シャトルを示す模式的な斜視図。 上記従来例における移送手段を示す模式的な斜視図。 (a)〜(d)上記従来例の動作を説明するための模式図。
次に、図1ないし図4により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図1ないし図3を参照して、この実施形態に係る基板搬送装置10は、基本的な構成として、インデックス(割り出し)テーブル20と、搬送シャトル30と、検査対象の基板Pを搬入する搬送ベルト40と、移送手段50とを備えている。
この実施形態においても、上記従来例と同じく、インデックステーブル20には、基板搬入位置A,例えばCCDカメラによる外観検査工程B,プローブユニットによる電気的検査工程Cおよび基板搬出位置Dの4ステージが用意されており、インデックステーブル20は、A→B→C→D→Aの順に90゜間隔でサイクリックに時計方向に回転する。
また、この実施形態においても、インデックステーブル20には、4つの搬送シャトル30(30A〜30D)が90゜間隔で支持されている。搬送シャトル30A〜30Dは同一構成であるため、それらを区別する必要がない場合には、総称として搬送シャトル30とする。
搬送シャトル30は、図2に示すように、開口部32を有するベースフレーム31を備え、開口部32の対向する2辺には、基板チャック部材33としての左右一対の挟持片33a,33bが配置されている。なお、開口部32の開口面積は、基板Pの面積よりも大きい。
また、挟持片33a,33bは、図3に示すように、エアシリンダや送りねじ軸を含む直動機構からなるアクチュエータ34,34により、接近方向と離反方向とに移動する。なお、一方の挟持片のみを可動とし、他方の挟持片は固定としてもよい。
各搬送シャトル30(30A〜30D)は、ベースフレーム31をほぼ水平かつ同一高さ位置としてインデックステーブル20に支持される。図1によると、各搬送シャトル30がインデックステーブル20の周りに外付けされているが、インデックステーブル20内に組み込まれてもよい。
搬送ベルト40は、基板Pを基板搬入位置Aに向けて搬送するが、本発明において、搬送ベルト40は、基板Pを基板搬入位置Aに待機している搬送シャトル30(図1では搬送シャトル30A)の底面側に搬送するように配置されている。
この実施形態において、搬送ベルト40には、所定の間隔をもって互いに平行に走行する2本のベルトメンバー41,42が含まれている。
また、図2に示すように、搬送ベルト40の終端側には、基板Pを基板搬入位置Aに停止させるストッパ43が配置されている。この実施形態において、ストッパ43は、ベルトメンバー41,42の間に配置され、上端が基板搬送面から突き出るように図示しない支持部材によりほぼ垂直に支持された板材からなり、これによれば、基板Pがストッパ43の下側に潜り込むことはないが、ストッパ43は、基板Pに当接して停止させる形状であればよい。
移送手段50は、基板Pを搬送ベルト40から搬送シャトル30に移し替える手段であるが、本発明によると、移送手段50は、基板搬入位置Aにおいて、搬送ベルト40の下側に位置するように配置される。
そのため、移送手段50は、図2に示すように、昇降駆動手段により昇降する昇降ヘッド51を備えている。この実施形態において、昇降手段には、電動アクチュエータ52が用いられている。
電動アクチュエータ52は、モータにより回転駆動されるボールネジと、ボールネジに螺合して直線的に移動する摺動子とを含む直動機構であることが好ましいが、別の形態として、モータにより駆動される円盤の回転運動をクランクアームを介して直線運動に変換する直動機構が採用されてもよい。
昇降ヘッド51は、ベルトメンバー41,42の間もしくはその下方に配置され、搬送ベルト40の基板搬送面よりも下側に位置する初期位置と、搬送シャトル30のチャック部材33(挟持片33a,33b)による基板挟持位置との間を昇降する。なお、ベルトメンバー41,42の間隔やストッパ43の位置等は、基板Pの大きさに応じて適宜変更されてよい。
昇降ヘッド51は、基板Pの下面に当接するだけの構成であってもよいが、この実施形態において、昇降ヘッド51は、基板Pの下面を一時的に負圧吸着する吸着ヘッド面を備えている。
より好ましい態様として、この実施形態では、その吸着ヘッド面上に、通気性を有する軟質の厚さが10〜30μm程度である薄膜多孔質フィルム53が設けられている。これによれば、基板Pの下面に多少の凹凸があっても、それを吸収して平面精度を保って基板Pを移送することができる。また、薄膜多孔質フィルム53は、10〜30μm厚程度の薄さであるため、基板Pを吸着した場合と、基板Pを吸着しない場合とで高さの変化が微量で済む。
このほかに、この実施形態に係る基板搬送装置10は、図2,図3に示すように、基板搬入位置Aにおいて、搬送シャトル30の上方に配置され、基板Pが昇降ヘッド51により基板挟持位置にまで持ち上げられたときの基板Pの高さ位置を検出する基板高さ検知手段60を備えている。この実施形態において、基板高さ検知手段60には、レーザ測定器61が用いられている。
また、この実施形態に係る基板搬送装置10は、チャック部材33のアクチュエータ34および昇降ヘッド51の電動アクチュエータ52等の動作を制御する図示しないCPU(中央演算処理ユニット)やマイクロコンピュータ等からなる制御手段を備えている。
上記制御手段は、基板高さ検知手段60(レーザ測定器61)からの基板高さ情報に基づいて、基板Pが、あらかじめ設定されている基板厚とは異なる厚さの異種基板であるときには、図示しない選別アーム等を駆動して、その異種基板を排除する。
また、後述するように、基板Pが搬送ベルト40により基板搬入位置Aに搬送され、ストッパ43に当接すると、電動アクチュエータ52が起動して昇降ヘッド51が上昇するが、その上昇タイミングを決定するうえで、ストッパ43に図示しないマイクロスイッチや光学式スイッチ等の基板検出センサを付設し、その基板検出センサにより「基板有り」信号が出力された時点で、制御手段が電動アクチュエータ52を起動して昇降ヘッド51を上昇させることが好ましい。
なお、別の例として、ストッパ43の位置に、ストッパ43に代えて、図示しない上記マイクロスイッチや光学式スイッチ等からなる基板検出センサを配置し、その基板検出センサが基板Pを検出したときに、搬送ベルト40を一時的に停止させ、電動アクチュエータ52を起動して昇降ヘッド51を上昇させることもできる。
次に、移送手段50による基板Pの移し替え動作を、図4(a)〜(e)により説明する。なお、これらの図には要部のみが示され、例えば搬送シャトル30のベースフレーム31、挟持片33の駆動用のアクチュエータ34や昇降ヘッド51の駆動用の電動アクチュエータ52、レーザ測定器61等は、その図示が省略されている。
図4(a)は、搬送ベルト40により、基板Pがインデックステーブル20の基板搬入位置Aに向けて搬送される状態が示されている。このとき、基板搬入位置Aに待機している搬送シャトル30(図1では搬送シャトル30A)は空で、その挟持片33a,33bは、基板Pの幅よりも広げられた離反位置にあり、また、昇降ヘッド51は、搬送ベルト40の基板搬送面よりも下の初期位置に位置している。
図4(b)に示すように、搬送ベルト40により、基板Pが基板搬入位置Aにまで搬送されてストッパ43に当接すると、図4(c)に示すように、昇降ヘッド51が上昇し、基板Pの下面を吸着しつつ、基板Pを挟持片33a,33b間の基板挟持位置にまでリフトアップする。
このとき、レーザ測定器61により基板高さ(基板厚)が測定され、あらかじめ設定されている基板厚とは異なる厚さの異種基板であるときには、その異種基板を図示しない選別アーム等を駆動して昇降ヘッド51から排除する。
基板Pの厚さが、あらかじめ設定されている基板厚と実質的に等しい場合には、図4(d)に示すように、挟持片33a,33bが接近方向に移動して、それらの間で基板Pを挟持する。これに伴って、昇降ヘッド51は、基板Pの吸着を解除したうえで、図4(e)に示すように、初期位置まで下降する。
このようにして、基板Pは、基板搬入位置Aにおいて、搬送ベルト40から搬送シャトル30Aに移し替えられ、その後、インデックステーブル20の回転により、外観検査工程Bおよび電気的検査工程Cを経て基板搬出位置Dに至り、基板搬出位置Dで挟持片33a,33bの固定が解かれて、図示しない搬出用の吸着ヘッドにて搬送シャトル30Aから搬出される。
なお、搬送シャトル30Aが基板搬入位置Aから外観検査工程Bに移動するに伴って、搬送シャトル30Dが基板搬出位置Dから基板搬入位置Aに移動し、昇降ヘッド51により、搬送ベルト40から次の基板Pを受け取る。これが順次繰り返される。
以上説明したように、本発明では、搬送ベルト40を、基板Pを基板搬入位置Aに待機している搬送シャトル30の底面側に搬送するように配置し、昇降ヘッド51にて基板Pを搬送ベルト40から搬送シャトル30に移し変えるようにしているため、主たる効果として、移送ガイドアーム等が不要で、移送手段の構成が簡素化でき、より一層の省スペース化とコストダウンとを達成することができる。
また、基板搬入位置の手前側(作業者が近づく方向)に移送手段がなく、作業者が基板搬入位置に容易に近づくことができるとともに、基板搬入位置における搬送シャトルの上面が開放され作業空間が確保されているため、特に搬送シャトルのメンテナンス作業を容易に行うことができる。
なお、上記実施形態では、搬送シャトルを移動させるシャトル移動手段をインデックステーブルとしているが、搬送シャトルはラインコンベアにより移動されてもよい。
10 基板搬送装置
20 インデックステーブル
30(30A〜30D) 搬送シャトル
31 ベースフレーム
32 開口部
33 チャック手段
33a,33b 挟持片
34 アクチュエータ
40 搬送ベルト
41,42 ベルトメンバー
43 ストッパ
50 移送手段
51 昇降ヘッド
52 昇降手段(電動アクチュエータ)
53 薄膜フィルム
60 基板高さ検知手段
61 レーザ測定器
P 基板

Claims (8)

  1. 検査対象の基板を挟持するチャック部材を有し、基板搬入位置から所定の検査工程を経て基板搬出位置に移動する搬送シャトルおよび上記搬送シャトルを移動させるシャトル移動手段と、上記基板を上記基板搬入位置に向けて搬送する搬送ベルトと、上記基板搬入位置において上記基板を上記搬送ベルトから上記搬送シャトルに移し替える移送手段とを備えている基板搬送装置において、
    上記搬送ベルトは、上記基板を上記基板搬入位置に待機している上記搬送シャトルの底面側に搬送するように配置されており、上記移送手段は、上記基板搬入位置において、昇降駆動手段により上記搬送ベルトの基板搬送面よりも下側に位置する初期位置と上記搬送シャトルの上記チャック部材による基板挟持位置との間を昇降する昇降ヘッドを備え、上記昇降ヘッドの上昇に伴って、上記基板が上記搬送ベルトから上記基板挟持位置にまで持ち上げられることを特徴とする基板搬送装置。
  2. 上記昇降ヘッドは、上記基板の下面を一時的に負圧吸着する吸着ヘッド面を備えていることを特徴とする請求項1に記載の基板搬送装置。
  3. 上記吸着ヘッド面上には、通気性を有する軟質の薄膜多孔質フィルムが設けられていることを特徴とする請求項2に記載の基板搬送装置。
  4. 上記搬送ベルトは、所定の間隔をもって互いに平行に走行する少なくとも2本のベルトメンバーを有し、上記昇降ヘッドは、上記ベルトメンバー間に昇降可能に配置されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の基板搬送装置。
  5. 上記搬送ベルトの基板搬送面上には、上記基板に当接して上記基板搬入位置に停止させるストッパが配置されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の基板搬送装置。
  6. 上記搬送シャトルは、上記昇降ヘッドに位置的に対応する開口部を有するベースフレームを備え、上記開口部の対向する2辺に沿って上記チャック部材としての左右一対の挟持片がチャック駆動手段により接近,離反可能に設けられていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の基板搬送装置。
  7. 上記基板搬入位置には、上記搬送シャトルの上方に配置され、上記基板が上記昇降ヘッドにより上記基板挟持位置にまで持ち上げられたときの上記基板の高さ位置を検出する基板高さ検知手段が設けられていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の基板搬送装置。
  8. 上記シャトル移動手段は、所定の角度間隔をもって回転するインデックステーブルであり、上記インデックステーブルに複数の上記搬送シャトルが等間隔で支持されていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の基板搬送装置。
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