JP2016142819A - 部品実装装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板保持部を移動させる際に部品支持手段が装置の一部と干渉するおそれがある場合にこれを避けることができる部品実装装置を提供することを目的とする。【解決手段】基板2を保持する装着ステージ35と、装着ステージ35に保持された基板2にフィルム状の部品3を装着する搭載ヘッド53及び圧着ヘッド61と、装着ステージ35に設けられ、搭載ヘッド53及び圧着ヘッド61により基板2に装着された部品3の基板2の外縁からはみ出た部分を支持する部品支持手段90を備える。装着ステージ35は、部品支持手段90の大きさに基づいて移動制御がなされる。【選択図】図13
Description
本発明は、基板にフィルム状の部品を装着する部品実装装置に関するものである。
液晶パネル基板等の製造では、部品実装装置において、基板保持部により保持した基板にフレキシブル基板等のフィルム状の部品を搭載して圧着する。このようにフィルム状の部品を基板に搭載して圧着する部品実装装置には、基板に装着したフィルム状の部品の基板の外縁からはみ出たはみ出し部分が垂れ下がらないようにするための部品支持手段が基板保持部に設けられている(例えば、下記の特許文献1)。
しかしながら、近年、フィルム状の部品が大型化するのに伴って部品支持手段も大型化しており、基板保持部を移動させる際に、部品支持手段が部品実装装置の一部と干渉するおそれがあるという問題点があった。
そこで本発明は、基板保持部を移動させる際に部品支持手段が装置の一部と干渉するおそれがある場合に干渉を回避することができる部品実装装置を提供することを目的とする。
本発明の部品実装装置は、基板を保持して前記基板を移動させる基板保持部と、前記基板保持部に保持された前記基板にフィルム状の部品を装着する部品装着手段と、前記基板保持部に設けられ、前記部品装着部により前記基板に装着された前記部品の前記基板の外縁からはみ出たはみ出し部分を支持する部品支持手段と、前記部品支持手段の大きさに基づいて前記基板保持部の移動制御を行う制御手段とを備えた。
本発明によれば、基板保持部を移動させる際に部品支持手段が装置の一部と干渉するおそれがある場合に干渉を回避することができる。
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に示す部品実装装置1は、液晶パネル基板等の製造において、図2に示す基板2にフィルム状の部品3を装着するものである。詳細には、基板2の端部の上面に設けられた電極部2dに接着部材としてのACFテープ2Tを貼着し、そのACFテープ2Tにフィルム状の部品3を搭載したうえで、圧着する。本実施の形態では、部品3の搭載と圧着を総称して「部品3の装着」と称する。また、「フィルム状の部品3」とは、例えばフレキシブル基板のようなフィルム状の部材に電極3a(図2)を有した部品のことを称する。
図1において、部品実装装置1の基台11上には、搬入ステージ12、基板移載部13、部品実装部14及び搬出ステージ15が設けられている。本実施の形態では、作業者OPから見た左右方向(図1における紙面左右方向)をX軸方向とする。また、作業者OPから見た前後方向(図1における紙面上下方向)をY軸方向とし、上下方向をZ軸方向とする。
図1において、搬入ステージ12はX軸方向の両端部に、上面に開口する搬入ステージ吸着口12Kを有している。搬入ステージ12は、図示しない基板搬入手段によって上流工程側の他の装置から搬入された1枚又は2枚の基板2を搬入ステージ吸着口12Kにおいて吸着して保持する。
図1において、基板移載部13は、基台11の最前方領域をX軸方向に延びて設けられた移載体移動テーブル13Tと、移載体移動テーブル13T上をX軸方向に移動自在に設けられた3つの移載体13M(左方から左方移載体13a、中央移載体13b及び右方移載体13c)から構成される。図3において、3つの移載体13Mはそれぞれ後方に延びた複数の吸着アーム21を有しており、各吸着アーム21には吸着口を下方に向けた吸着部22が設けられている。3つの移載体13Mはそれぞれ、吸着部22によって基板2を上方から吸着し、移載体移動テーブル13Tにより駆動されてX軸方向に移動することにより基板2を移載する。各移載体13Mは、ここでは2枚の基板2を同時に吸着する場合を示しているが、サイズの大きい1枚の基板2を吸着することもできる。
図1において、部品実装部14は、ACF貼着部31、部品搭載部32、2つの部品圧着部33、貼着ステージ34、貼着ステージ移動機構34M、2つの装着ステージ35及び装着ステージ移動機構35Mを備えている。
ACF貼着部31は基台11の左方領域に設けられている。図4(a),(b)に示すように、ACF貼着部31はX軸方向に並んで設けられた2つの貼着ヘッド41と、各貼着ヘッド41の下方に設けられた2つの貼着支持台42を備えている。各貼着ヘッド41はテープ供給部41aと貼着ツール41bを有する。
図1において、部品搭載部32はACF貼着部31の右方に設けられている。部品搭載部32は、部品3を供給する部品供給部51、搭載ヘッド移動機構52、搭載ヘッド移動機構52によって水平面内で移動される搭載ヘッド53及び搭載ヘッド53の下方に設けられた搭載支持台54を備えている(図5(a),(b)も参照)。図5(a)において、搭載支持台54には、撮像視野を上方に向けた2つの認識カメラ55がX軸方向に並んで設けられている。2つの認識カメラ55は、搭載支持台54の上部に設けられた石英ガラス等の透明材料部54Tを通して撮像を行う。
図1において、2つの部品圧着部33は部品搭載部32を左右両側方から挟む位置に設けられている。図6(a),(b)において、各部品圧着部33はX軸方向に並んで設けられた2つの圧着ヘッド61と、各圧着ヘッド61の下方に設けられた2つの圧着支持台62を備えている。
図4(a)において、貼着ステージ34はX軸方向の両端部に、上面に開口する貼着ステージ吸着口34Kを有している。貼着ステージ34は、左方移載体13aによって搬入ステージ12から移載された基板2の下面を貼着ステージ吸着口34Kにおいて吸着して保持する。貼着ステージ34は貼着ステージ移動機構34Mによって移動される。
図1及び図4(a),(b)に示すように、貼着ステージ移動機構34Mは、ACF貼着部31の前方領域(作業者OPから見た手前側)に設けられた貼着ステージ下段テーブル71と、貼着ステージ下段テーブル71上に設けられた貼着ステージ上段テーブル72から構成される。貼着ステージ34は貼着ステージ上段テーブル72に連結されている。貼着ステージ下段テーブル71が貼着ステージ上段テーブル72をX軸方向に移動させ、貼着ステージ上段テーブル72が貼着ステージ34をY軸方向に移動させることで貼着ステージ34がXY面内を移動する。貼着ステージ34は、図4(a)に示す位置(前方位置)において基板2の受取りと受渡しを行い、図4(b)に示す位置(後方位置)において、受け取った基板2の電極部2dを貼着支持台42の上方に位置させる。
図5(a)において、各装着ステージ35はX軸方向の両端部に、上面に開口する装着ステージ吸着口35Kを有している。装着ステージ35は、中央移載体13bによって貼着ステージ34から移載された基板2の下面を装着ステージ吸着口35Kにおいて吸着して保持する。2つの装着ステージ35はそれぞれ装着ステージ移動機構35Mによって移動される。
図1及び図5(a),(b)に示すように、装着ステージ移動機構35Mは、部品搭載部32及び2つの部品圧着部33の前方領域に設けられた装着ステージ下段テーブル81と、装着ステージ下段テーブル81上に設けられた2つの装着ステージ上段テーブル82から構成される。2つの装着ステージ35は2つの装着ステージ上段テーブル82にそれぞれ連結されている。装着ステージ下段テーブル81が装着ステージ上段テーブル82をX軸方向に移動させ、装着ステージ上段テーブル82が装着ステージ35をY軸方向に移動させることで装着ステージ35がXY面内を移動する。装着ステージ35は、図5(a)に示す位置(前方位置)において基板2の受取りと受渡しを行い、図5(b)に示す位置(後方位置)において、受け取った基板2の電極部2dを搭載支持台54の上方に位置させる。また、装着ステージ35は、図5(b)に示す位置からX軸方向に移動した後方位置(図6(a))において基板2の電極部2dを圧着支持台62の上方に位置させ、その後、図6(b)に示す位置(前方位置)に移動して、基板2の受渡しを行う。
図5(a),(b)及び図6(a),(b)に示すように、装着ステージ35には部品支持手段90が設けられている。この部品支持手段90は、基板2に取り付けられた部品3のうち基板2の後部からはみ出したはみ出し部分3b(図2)を下方から支持する。
部品支持手段90は、図7に示すように、装着ステージ35に設けられた一対のベース部91と、一対のベース部91のそれぞれに固定して設けられた一対のアーム部92と、一対のアーム部92に両端が取り付けられて横方向(X軸方向)に延びた横架部材93を備える。一対のアーム部92は、水平面内後方(すなわち部品3が基板2の外縁からはみ出る方向)に延出される。一対のアーム部92の横方向(X軸方向)の間隔は、部品実装装置1が取り扱う基板2の最大横方向寸法よりも大きく設定されている。横架部材93は帯状かつシート状の部材から成り、一対のアーム部92に取り付けられた状態で、部品3のはみ出し部分3b(図8(a),(b))を下方から支持する。横架部材93は一方の面に粘着層を有しており、この粘着層を一対のアーム部92に貼着させることで、横架部材93が一対のアーム部92に取り付けられる。
横架部材93はアーム部92の長手方向(Y軸方向)の任意の位置に取り付けることができる。このため、横架部材93の一対のアーム部92に対する取り付け位置を変えて、基板2や部品3の大きさ及び形状に対応した適切な部品3の支持をすることができる(図8(a),(b))。一対のアーム部92のそれぞれには長手方向に沿って目盛MMが設けられている。この目盛MMは、装着ステージ35を基準としたY軸方向の距離を示す指標として設けられている。作業者OPはこの目盛MMを目安にして横架部材93の左右の端部を一対のアーム部92に取り付けることができる。横架部材93はシート状の部材から構成されているため極めて軽量であり、自重による変形がないので、基板2に装着された部品3のはみ出し部分3bを適切な状態で支持することができる。なお、アーム部92は、横架部材93によって支持された部品3の先端(後端)がアーム部92の先端(後端)を超えて後方に突出することがないサイズ(長さ)のものが選択されて装着ステージ35に取り付けられる。
図9に示すように、横架部材93を一対のアーム部92に複数取り付けることで、部品3のはみ出し部分3bが長い場合などにおいても、部品3を安定的に支持することができる。また、図10に示すように、横架部材93の両端を、一対のアーム部92の長手方向に沿って移動自在な一対の可動部材94に取り付けるようにしてもよい。このようにすれば、一対の可動部材94を一対のアーム部92に対して移動させることにより、横架部材93を部品3のはみ出し部分3bのはみ出し方向(Y軸方向)に移動させることができる(図10中に示す矢印M)。図11は図10中に示す領域Rの拡大図であり、可動部材94が上下に対向する挟持片94Kを有したクリップ部材から成る場合の例を示している。
図1において、搬出ステージ15はX軸方向の両端部に、上面に開口する搬出ステージ吸着口15Kを有している。搬出ステージ15は、右方移載体13cによって装着ステージ35から移載された基板2の下面を搬出ステージ吸着口15Kにおいて吸着して保持する。
搬入ステージ12による基板2の吸着制御、基板移載部13による基板2の移載制御、部品実装部14による基板2への部品3の装着制御及び搬出ステージ15による基板2の吸着制御の各動作は、基台11の内部に設けられた制御装置100によって制御される(図12)。
図12において、制御装置100はデータ記憶部101を有している。データ記憶部101には部品支持手段90の大きさのデータが記憶される。部品支持手段90の大きさのデータとは、ここでは、一対のアーム部92の長さ(Y軸方向の長さ)に対応したサイズデータと、一対のアーム部92に対する横架部材93の取付け位置対応した取付け位置データである。これらのデータは作業者OPによって入力部102から入力される。
サイズデータは、作業者OPが部品支持手段90を装着ステージ35に取り付けたときに入力し、取付け位置データは、作業者OPがアーム部92に横架部材93を取り付けた(或いはアーム部92に対して横架部材93を移動させた)ときに入力する。例えば、アーム部92がその長さに応じて「L(大)」,「M(中)」,「S(小)」の3種類が用意されている場合には、作業者OPは入力部102から「L」,「M」,「S」のいずれかを入力する。
制御装置100のデータ記憶部101には3種類のサイズデータ「L」,「M」,「S」に応じたアーム部92の後端の位置データが記憶されている。このアーム部92の後端の位置データは、装着ステージ35を基準としたアーム部92の後端のY軸方向の位置のデータである。制御装置100は、装着ステージ移動機構35Mの動作状態によって認識される装着ステージ35の現在のY軸方向の位置と、作業者OPが入力したアーム部92のサイズデータとに基づいて、アーム部92の後端のY軸方向の位置を認識する。
横架部材93の取付け位置データは、横架部材93を取り付けた箇所のアーム部92上の目盛MMの値を作業者OPが読んで入力部102から入力する。アーム部92に横架部材93を複数取り付けている場合には、最も後方(アーム部92の後端側)に取り付けた横架部材93の取付け位置を入力する。制御装置100は、装着ステージ移動機構35Mの動作状態によって認識される装着ステージ35の現在のY軸方向の位置と、作業者OPが入力した横架部材93の取付け位置データ(目盛MMの値)とに基づいて、横架部材93のY軸方向の位置を認識する。
次に、部品実装装置1の動作を説明する。図1において、搬入ステージ12に基板2が搬入されると、左方移載体13aは搬入ステージ12上の基板2を吸着して貼着ステージ34に移載する。このとき貼着ステージ34は前方位置において基板2を受け取り、保持する(図4(a))。貼着ステージ34が基板2を保持したら、貼着ステージ移動機構34Mは貼着ステージ34を後方位置に移動させ(図4(b))、貼着ステージ34が保持した基板2の電極部2dを貼着ヘッド41の下方(貼着支持台42の上方)に位置させる。電極部2dが貼着ヘッド41の下方に位置したら、貼着ヘッド41はテープ供給部41aによりACFテープ2Tを供給してこれを所定長さに切断する。そして、その切断したACFテープ2Tを電極部2dの上方に位置させたうえで(図13(a))、貼着ツール41bを下降させる(図13(b))。これによりACFテープ2Tが基板2ごと貼着支持台42に押し付けられて基板2に貼着される。ACFテープ2Tが基板2に貼着されたら貼着ヘッド41は貼着ツール41bを上昇させ(図13(c))、貼着ステージ移動機構34Mは貼着ステージ34を前方位置に復帰させる(図4(a))。
上記のようにしてACF貼着部31における基板2へのACFテープ2Tの貼着作業が終了したら、中央移載体13bは貼着ステージ34上の基板2を吸着して2つの装着ステージ35の一方に移載する。このとき装着ステージ35は、前方位置において基板2を受け取り、保持する(図5(a))。装着ステージ35が基板2を保持したら、装着ステージ移動機構35Mは装着ステージ35を後方位置に移動させ(図5(b))、基板2の電極部2dに貼着されたACFテープ2Tを搭載支持台54の上方に位置させる。また、これと並行して搭載ヘッド移動機構52は搭載ヘッド53を移動させ、部品供給部51が供給する部品3を搭載ヘッド53に吸着(ピックアップ)させたうえで、搭載ヘッド53を搭載支持台54の上方に位置させる。
基板2が搭載支持台54の上方に位置したら、2つの認識カメラ55が基板2に設けられた2つの位置認識マーク2m(図2)を認識(撮像)する(図14(a))。制御装置100は2つの位置認識マーク2mの認識結果に基づいて基板2の位置を認識する。基板2の位置が認識されたら、装着ステージ移動機構35Mは装着ステージ35を前方に移動させ、電極部2dを搭載支持台54の上方位置から一旦退避させる(図14(b)。図中に示す矢印A1)。
この装着ステージ35の退避では、横架部材93が搭載支持台54の前方に位置する位置まで装着ステージ35を移動させる。このときの前方への移動量は必要最小限であることがタクトの観点から好ましい。このため制御装置100は、データ記憶部101に記憶された部品支持手段90の大きさに基づいて、横架部材93が搭載支持台54よりも前方に位置するのに必要な最小限度の移動量を算出する。そして、その算出した最小限度の移動量だけ装着ステージ35を前方へ移動させるように制御する。
上記最小限度の移動量の算出は、前述のようにして求められる横架部材93のY軸方向の位置に基づいて算出する。図15(a),(b)に示すように、横架部材93のY軸方向の現在の位置と搭載支持台54との間の距離がL1である場合には、この距離L1に、任意の基準で設定したクリアランスL2を加えた値を装着ステージ35の移動量Lとする。図15(a)は装着ステージ35の退避前の位置を示しており、図15(b)は装着ステージ35の退避後の位置を示している。
装着ステージ移動機構35Mが装着ステージ35を前方に退避させたら、搭載ヘッド移動機構52は搭載ヘッド53を下降させ、2つの認識カメラ55が部品3に設けられた図示しない2つの位置認識マークを認識する(図14(c))。制御装置100は2つの位置認識マークの認識結果に基づいて部品3の位置を算出する。部品3の位置が算出されたら、搭載ヘッド移動機構52は搭載ヘッド53を上昇させる(図16(a))。そして、装着ステージ移動機構35Mは、装着ステージ35を再び後方位置に移動させるとともに(図16(b)中に示す矢印A2)、既に算出されている基板2の位置と部品3の位置との関係に基づいて装着ステージ35を移動させ、部品3に対する基板2の位置決めを行う(図16(b))。
部品3に対する基板2の位置決めがなされたら、搭載ヘッド移動機構52は搭載ヘッド53を下降させ、搭載ヘッド53が吸着している部品3を基板2上のACFテープ2Tに押し付ける(図16(c))。このときの搭載ヘッド53の押し付け力は搭載支持台54によって支持される。これにより部品3が基板2に搭載される。部品3が基板2に搭載されたら、搭載ヘッド移動機構52は搭載ヘッド53を上昇させる。一方の基板2に部品3が搭載されたら、装着ステージ移動機構35Mは装着ステージ35をX軸方向に移動させ、搭載ヘッド53はもう一方の基板2に部品3を搭載する。2枚の基板に部品3が搭載されたら搭載ヘッド移動機構52は搭載ヘッド53を上昇させる。このように本実施の形態において、搭載ヘッド53は、基板保持部としての装着ステージ35に保持された基板2にフィルム状の部品3を装着する部品装着手段として機能する。また、装着ステージ移動機構35Mと制御装置100は、基板保持部である装着ステージ35の移動制御を行う制御手段となっている。
ここで、搭載ヘッド53により基板2に部品3が搭載された状態では、部品3の後端部分は基板2の外縁から後方にはみ出た状態となるが(図2)、その基板2の外縁からはみ出たはみ出し部分3bは、装着ステージ35に設けられた部品支持手段90によって下方から支持される(図5(b)中に示す右側の基板2を参照)。このため、基板2に搭載された部品3の基板2の外縁からのはみ出し部分3bが基板2の縁から垂れ下がった状態になることが防止される。
上記のようにして部品搭載部32における基板2への部品3の搭載作業が終了したら、装着ステージ移動機構35Mは装着ステージ35をX軸方向に移動させ、各基板2の電極部2dを部品圧着部33の圧着ヘッド61の下方(圧着支持台62の上方)に位置させる(図6(a)及び図17(a))。このX軸方向の移動の際には、部品支持手段90のアーム部92が、図18(a)〜図18(d)に示す柱部材等の部品実装装置1の一部(干渉対象物KTと称する)と干渉することがないようにする必要がある。このため装着ステージ移動機構35Mは、装着ステージ35を一旦前方に移動させた後(図18(a)、図18(b))、X軸方向に移動させ(図18(b)、図18(c)。図18(c))、それから装着ステージ35を後方に移動させる(図18(c)、図18(d))。
装着ステージ35を前方に移動させる際にはその移動量が必要最小限であることがタクトの観点から好ましい。このため制御装置100は、データ記憶部101に記憶された部品支持手段90の大きさに基づいてアーム部92の後端が干渉対象物KTよりも前方に位置するのに必要な最小限度の移動量を算出する。そして、その算出した最小限度の移動量だけ装着ステージ35を前方へ移動させてから装着ステージ35をX軸方向へ移動させるように制御する。
上記必要最小限の前方への移動量の算出は、制御装置100が、現在認識しているアーム部92の後端のY軸方向の位置に基づいて算出する。例えば、図19(a),(b)に示すように、アーム部92の後端の位置と干渉対象物KTの最前方部分との間の距離がS1である場合には、この距離S1に、任意の基準で設定したクリアランスS2を加えた値とする。制御装置100はこのようにして必要最小限の前方への移動量Sを算出したら、その移動量Sだけ装着ステージ35を前方へ移動させたうえで(図19(a)、図19(b))、装着ステージ35をX軸方向へ移動させる(図19(b)、図19(c))。
基板2の電極部2dが圧着ヘッド61の下方に位置したら、部品圧着部33は圧着ヘッド61を下降させ、基板2に搭載されている部品3を基板2ごと圧着支持台62に押し付ける(図17(a)、図17(b))。これにより部品3が基板2に圧着される。部品3が基板2に圧着されたら、部品圧着部33は圧着ヘッド61を上昇させ(図17(b)、図17(c))、装着ステージ移動機構35Mは装着ステージ35を前方位置に復帰させる(図6(b))。このように本実施の形態において、圧着ヘッド61も、装着ステージ35に保持された基板2にフィルム状の部品3を装着する部品装着手段として機能する。
この部品3の圧着作業においても、基板2の外方にはみ出たはみ出し部分3bは装着ステージ35に設けられた部品支持手段90によって下方から支持されたままであるので、その部品3のはみ出し部分3bが基板2の縁から垂れ下がった状態になることが防止される。
上記のようにして部品圧着部33における基板2への部品の圧着作業が終了したら、右方移載体13cは装着ステージ35上の基板2を吸着して搬出ステージ15に移載する。搬出ステージ15に移載された基板2は、図示しない基板搬出手段によって部品実装装置1の下流工程側の他の装置に搬出される。
以上説明したように、本実施の形態における部品実装装置1では、装着ステージ35(基板保持部)の移動制御が部品支持手段90の大きさに基づいてなされるようになっているので、装着ステージ35を移動させる際に部品支持手段90が装置の一部と干渉するおそれがある場合にはこれを避けることができる。
基板保持部を移動させる際に部品支持手段が装置の一部と干渉するおそれがある場合にこれを避けることができる部品実装装置を提供する。
1 部品実装装置
2 基板
3 部品
3b はみ出し部分
35 装着ステージ(基板保持部)
35M 装着ステージ移動機構(制御手段)
53 搭載ヘッド(部品装着手段)
61 圧着ヘッド(部品装着手段)
90 部品支持手段
92 アーム部
93 横架部材
100 制御装置(制御手段)
2 基板
3 部品
3b はみ出し部分
35 装着ステージ(基板保持部)
35M 装着ステージ移動機構(制御手段)
53 搭載ヘッド(部品装着手段)
61 圧着ヘッド(部品装着手段)
90 部品支持手段
92 アーム部
93 横架部材
100 制御装置(制御手段)
Claims (4)
- 基板を保持して前記基板を移動させる基板保持部と、
前記基板保持部に保持された前記基板にフィルム状の部品を装着する部品装着手段と、
前記基板保持部に設けられ、前記部品装着部により前記基板に装着された前記部品の前記基板の外縁からはみ出たはみ出し部分を支持する部品支持手段と、
前記部品支持手段の大きさに基づいて前記基板保持部の移動制御を行う制御手段とを備えたことを特徴とする部品実装装置。 - 前記部品支持手段は、前記基板に装着された前記部品の前記はみ出し部分が前記基板の外縁からはみ出る方向に延出した一対のアーム部と、前記一対のアーム部に両端が取り付けられて前記部品の前記はみ出し部分を下方から支持するシート状の横架部材とを有したことを特徴とする請求項1に記載の部品実装装置。
- 前記制御手段は、前記基板保持部を前記一対のアーム部の延出方向に移動させる場合に、前記一対のアーム部に対する前記横架部材の取付け位置に基づいて前記基板保持部を移動させることを特徴とする請求項2に記載の部品実装装置。
- 前記制御手段は、前記基板保持部を前記一対のアーム部の前記延出方向と直交する方向に移動させる場合に、前記一対のアーム部の前記延出方向のサイズに基づいて前記基板保持部を移動させることを特徴とする請求項2又は3に記載の部品実装装置。
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Date | Code | Title | Description |
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RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20160523 |