JP2755726B2 - 位置認識装置および実装装置 - Google Patents

位置認識装置および実装装置

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JP2755726B2 JP1260286A JP26028689A JP2755726B2 JP 2755726 B2 JP2755726 B2 JP 2755726B2 JP 1260286 A JP1260286 A JP 1260286A JP 26028689 A JP26028689 A JP 26028689A JP 2755726 B2 JP2755726 B2 JP 2755726B2
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【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、例えば液晶基板の端子部にTAB部品であ
るキャリアテープ部品を実装するTAB部品実装装置に適
用され、実装の際に液晶基板端子部とキャリアテープ部
品との位置認識をなすための位置認識装置に関する。
(従来の技術) 例えば、テープにICチップを組み込んだTAB部品であ
るキャリアテープ部品(以下、キャリヤテープ部品と呼
ぶ)を、ワープロや液晶テレビ用の液晶基板(LCD)に
実装する装置がある。
この種装置においては、液晶表示機器の小形化に伴っ
てキャリアテープ部品のアウタリードを直接に、液晶基
板の端子部に接続する方法が実施されている。ところ
が、A4判程度の液晶基板になると、その端子部に接続す
るキャリアテープ部品の数は例えば12個と多く、それに
対して端子ピッチは約0.25mm(最小0.1mm)と狭く、従
来においては人手により1個づつ位置合わせして仮接続
している。
しかしながら、人手による位置合わせは、作業が面倒
で能率が悪いとともに、高精度の位置合わせができず、
接続不良を起こしやすい。
そこで、これらキャリアテープ部品および液晶基板を
照明体で照明して、CCD(電荷結合素子)カメラのごと
き撮像体で撮像し、これらの位置ずれを検出して補正を
行うようになっている。
ところで、前記液晶基板はガラス液晶セルからなり、
端子部はガラス基板にITO膜を蒸着したものである。し
たがって、端子部の表面は極めて平滑であり、照明体か
ら照射する光の全てもしくは全てに近い状態で反射す
る、いわゆる全反射もしくは全反射に近い反射をなす。
これに対して前記キャリアテープ部品は、フィルムテー
プにICチップおよびリードパターンが設けられてなるの
で、その表面は細かな凹凸であり、照明体から光を照射
すると反射光の方向は一定しない、いわゆる乱反射もし
くは乱反射に近い反射となる。
このように照明体に対する反射特性、すなわち反射光
の性質が全く相違する液晶基板である第1の被位置認識
体およびキャリアテープ部品である第2の被位置認識体
を照明体で照明し、その反射位置に配置した前記撮像体
で撮像しなければならない。
特に、前記第1の被位置認識体に対しては、撮像体の
位置によっては照明体の照明位置を変える必要がある。
また、第2の被位置認識体は反射光が集中して得られる
ような照明が必要となる。
そこで例えば、第6図および第7図に示すような構成
の位置認識装置が最適である。第6図は、液晶基板のご
とき第1の被位置認識体aに対する位置認識装置の概略
を示し、bは同軸落射照明機構である。これは内部にハ
ーフミラーc2を収容し、図示しない光源から投光される
光を受けて前記第1の被位置認識体aに垂直方向に投光
する。第1の被位置認識体aはその反射特性から、ほと
んど全ての光を反射して前記ハーフミラーcに向けて反
射する。また、ハーフミラーcは文字通り反射してきた
光の略半分を透過し、この透過方向に配置されるレンズ
系dを介してCCDカメラからなる撮像体eに反射する。
すなわち、ワークとしての第1の被位置認識体aと受光
面である撮像体eとは互いの光軸が同一であり、したが
って同軸落射照明機構bが用いられたことになる。
第7図は、キャリアテープ部品のごとき第2の被位置
認識体fに対する位置認識装置の概略を示し、gはスポ
ット照明機構である。これは図示しない光源からの光を
第2の被位置認識体fに集中して照射することにより明
瞭な反射光が得られ、レンズ系hを介してCCDカメラか
らなる撮像体iでの撮像が可能となる。なお、第2の被
位置認識体fに対する集中照明が必要であるところか
ら、前記スポット照明ばかりでなく、例えばリング照明
も同様の作用をなす。
(発明が解決しようとする課題) このように、第1,第2の被位置認識体a,fの反射特性
が異なるので、前記照明機構b、gの照明手段も相違せ
ざるを得なくなり、それぞれ対象となる1つのワークに
対して選択した照明手段および撮像による位置認識がな
されていた。
したがって、撮像体の1視野範囲内で、同時に反射特
性の異なる前記第1,第2の被位置認識体を撮像しようと
すると、第1の被位置認識体に最適な照明光量を選択す
るよう照明光量を絞った場合、第2の被位置認識体の認
識の際に撮像した像が暗く輪郭が明瞭でないことがあ
り、極端な例では像が全く見えない。あるいは、第2の
被位置認識体に最適な照明光量を選択するよう例えば照
明光量を上げた場合、第1の被位置認識体の認識の際に
撮像した像の認識ができないことがある。いずれにして
も、反射特性の異なるワークを1視野範囲内で撮像する
際の照明光量の選択には難点がある。
この発明は前記事情に着目してなされたもので、その
目的とするところは、反射特性の異なる第1,第2の被位
置認識体を、撮像体が1視野範囲内で撮像し、しかも互
いの被位置認識体に最適な照明光量を確保して、常にそ
れぞれの位置を認識可能とした位置認識装置および実装
装置を提供することにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段および作用) この発明は、前記目的を達成するために、全反射もし
くは全反射に近い反射をなす第1の被位置認識体および
乱反射もしくは乱反射に近い反射をなす第2の被位置認
識体を照明体により照明し、その反射光を撮像体が受け
て各被位置認識体を撮像し互いの相対位置ずれを検出し
て位置認識をなす位置認識装置において、前記照明体
は、前記各被位置認識体を前記撮像体の1視野範囲に入
るよう互いに近接された前記各被位置認識体に照明光を
照明し照明された光が前記撮像体方向に反射するように
設けられた照明機構と、前記第2の被位置認識体のみ照
明し前記撮像体方向に照明光を反射するように設けられ
たスポット照明機構とを有することを特徴とする位置認
識装置および全反射もしくは全反射に近い反射をなす第
1の被位置認識体および乱反射もしくは乱反射に近い反
射をなす第2の被位置認識体を照明体により照明し、そ
の反射光を撮像体が受けて各被位置認識体を撮像し互い
の相対位置ずれを検出して位置認識をなす位置認識装置
を有し、この位置認識装置の認識結果にもとづき前記第
1の被位置認識体と第2の被位置認識体を接続する実装
装置において、前記照明体は、前記各被位置認識体を前
記撮像体の1視野範囲に入るよう互いに近接された前記
各被位置認識体に照明光を照明し照明された光が前記撮
像体方向に反射するように設けられた照明機構と、前記
第2の被位置認識体のみ照明し前記撮像体方向に照明光
を反射するように設けられたスポット照明機構とを有す
ることを特徴とする実装装置を得るものであり、それぞ
れの被認識体の反射特性に適合した照明光量を得るとと
もに、適合した照明光量にもとづき精度の高い認識を行
なうことができ、信頼性の高い実装を行なうものであ
る。
(実施例) 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する
に、位置認識装置をTAB部品実装装置に適用するととも
に、第1の被位置認識体として液晶基板5,第2の被位置
認識体としてICチップを実装したTAB部品であるキャリ
アテープ部品10を適用して説明する。
第1図および第2図に示す基板搭載ステージ1は、X
テーブル2、Yテーブル3およびθテーブル4とから構
成されている。このθテーブル4上には液晶基板5を保
持する治具6が設けられている。したがって、液晶基板
5は基板搭載ステージ1によってXYおよびθ方向に移動
自在であり、その端子部7は治具6から横方向に突出し
た状態に保持されている。
前記基板搭載ステージ1は、実装装置の基台8の前部
に設けられており、この後部にはICチップを実装したTA
B部品であるキャリアテープ部品10を供給する供給部9
が設けられている。この実施例においては、第1のキャ
リアテープ部品供給部10aと第2のキャリアテープ部品
供給部10bを並設した2連式であって、これらは同一構
造であるため、一方について説明すると、第3図に示す
ように構成されている。11は供給リース、12はスペーサ
テープ巻取りリールである。供給リール11にはスペーサ
テープ13と一緒にキャリアテープ部品10が巻回され、順
次繰り出すようになっている。供給リール11にはテンシ
ョンローラ14とキャリアテープ部品10の幅方向の位置を
規制する後部スプロケット15が設けられているととも
に、打抜き済みテープを巻き取る巻き取りリール16が設
けられている。さらに、前記後部スプロケット15と同一
高さ位置にある前記基台8上にはキャリアテープ部品10
を一定長さ送りする前部スプロケット17が設けられてい
る。そして、前記スペーサテープ13は供給リール11から
繰り出されてスペーサテープ巻取リール12に巻き取られ
る。供給リール11から繰り出されたキャリアテープ部品
10はテンションローラ14、後部スプロケット15および前
部スプロケット17の順に巻回され、後述する手段によっ
て打抜かれた打抜き済みテープは巻き取りリール16に巻
き取られるようになっている。
前記後部スプロケット15と前部スプロケット17との間
に位置するキャリアテープ部品走行路18にはキャリアテ
ープ部品10を所定の形状に打抜く打抜き機構19が設置さ
れている。この打抜き機構19は、キャリアテープ部品走
行路18を上下に挟んで上金型20と下金型21とからなり、
上金型20はエアシリンダ22によって昇降してキャリアテ
ープ部品10の打抜きを行う。
さらに、第4図に示すように、下金型21はキャリアテ
ープ部品走行路18と直交する移動テーブル23に載置され
ていて、下金型21を打抜き位置24と取り出し位置25との
間を往復運動するように構成されている。なお、下金型
21の上面には打抜かれたキャリアテープ部品10を固定す
る固定部26が設けられており、たとえば真空吸引によっ
てキャリアテープ部品10を吸着保持する。
したがって、第1のキャリアテープ部品供給部10aと
第2のキャリアテープ部品供給部10bを並設した2連式
の場合には、両打抜き機構19、19の間に前記取り出し位
置25が設けられており、第1のキャリアテープ部品供給
部10aと第2のキャリアテープ部品供給部10bから種類の
異なるキャリアテープ部品10を取り出し位置25に供給す
ることができる。しかも、下金型21は移動テーブル23に
載置されて打抜き位置24と取り出し位置25との間を往復
運動するため、一方の下金型21が打抜き位置24に位置し
ているときは、他方の下金型21は取り出し位置25に位置
し、第1のキャリアテープ部品供給部10aと第2のキャ
リアテープ部品供給部10bから交互にキャリアテープ部
品10を取り出し位置25に供給することができる。
また、前記取り出し位置25と前記基板搭載ステージ1
との間には、仮位置決めステージ33が設けられている。
この仮位置決めステージ33は、第2図に示すように、基
台8に対して垂直な回転軸35を有しており、この回転軸
35の上端部に位置決めテーブル36を有している。位置決
めテーブル36は回転軸35と直結するパルスモータ(図示
しない)によって回転自在であるとともに、この上面図
に前記キャリアテープ部品10を真空吸着するようになっ
ている。また、前記位置決めテーブル36にはL字状に形
成されたプッシャレバー(図示しない)が設置され、位
置決めテーブル36上に吸着保持されたキャリアテープ部
品10の端縁をプッシュすることによってキャリアテープ
部品10を仮位置決めする位置決め機構41を構成してい
る。
また、前記供給部9および仮位置決めテーブル33の上
方には搬送機構42が設けられている。この搬送機構42に
ついて説明すると、43はガイドレールであり、これは前
記供給部9の取り出し位置25と基板搭載ステージ1に保
持された液晶基板5の実装位置44との間に亘って架設さ
れている。このガイドレール43には搬送ロボット45が移
動自在に設けられ、この搬送ロボット45には移動ヘッド
46と装着ヘッド47が設けられている。この移載ヘッド46
と装着ヘッド47との間の距離は、前記取り出し位置25と
仮位置決めステージ33との距離に等しく、移載ヘッド46
が取り出し位置25に対向したときには装着ヘッド47が仮
位置決めステージ33に対向する。さらに、移載ヘッド46
と装着ヘッド47とは基本的に同一構造であり、下面に真
空吸着部46a、47aを有しており、上下ガイド48に沿って
シリンダ49によって昇降する。
前記実装位置44に対向する下部には、基板搭載ステー
ジ1に保持される液晶基板5の前記ステージ1から突出
した実装位置にある端子部7を撮像するとともに、液晶
基板5の端子と前記装着ヘッド47に真空吸着されるキャ
リヤテープ部品10の端子のそれぞれ一部を同一視野内で
撮像する位置認識装置51が設けられる。すなわち、この
位置認識装置51によって液晶基板5の端子部7に設けら
れる位置合せマークを検出し、画像処理によって位置認
識をする。そしてさらに、液晶基板5の端子とキャリア
テープ部品10の端子の位置ずれ量を画像処理によって認
識し、前記基板搭載ステージ1を移動させてずれ量を補
正し位置合せする。
さらに、前記位置認識装置51の概略構成を、第5図に
もとずいて説明する。図中61はCCDカメラであって、こ
の撮像面にはズーム鏡筒62が連結される。前記ズーム鏡
筒62には、レンズ系63を介して同軸落射照明機構64が連
結される。この同軸落射照明機構64は、通常用いられる
ものと全く同様、内部に図示しないハーフミラーを収容
し、光源としてのハロゲン光源体66から光が入光する
と、その一部を反射し、ここでは光軸上に配置される第
1の被位置認識体である前記液晶基板5の端子部7およ
び第2の被位置認識体であるキャリアテープ部品10の端
子をともに照明し、かつここで反射した光をそのまま透
過させ、前記レンズ系63に導く。65は、第2の被位置認
識体である前記キャリアテープ部品10端子のみスポット
的に照明するスポット照明機構であり、この反射率を高
めて前記同軸落射照明機構64に集中して反射させる。
前記実装位置44の下部には、バックアップ機構52が設
けられている。このバックアップ機構52は、基台53に対
して昇降自在なガイド部材54が設けられており、このガ
イド部材54には横方向に直線移動自在な保持台55を有し
ている。この保持台55は実装位置44の下部に対向して設
けられる前記位置認識装置51に対して進退自在であり、
前記装着ヘッド47による液晶基板5に対する上方からの
押圧力を下部で保持する。
つぎに、前述のように構成されたキャリアテープ部品
実装装置の作用について説明する。
基板搭載ステージ1の治具6には液晶基板5が保持さ
れており、端子部7は実装位置44に位置している。この
状態で、位置認識装置51によって液晶基板5の端子部7
の位置合わせマークを撮像し、画像処理により液晶基板
5の外径に対する電極パターンの位置教示を行う。
一方、前記液晶基板5に実装するためのキャリアテー
プ部品10は、第1および第2のキャリアテープ部品供給
部10a、10bから取り出し位置25に交互に供給される。す
なわち、供給リール11から繰り出されたキャリアテープ
部品10はテンションローラ14、後部スプロケット15およ
び前部スプロケット17の順に走行する。前記後部スプロ
ケット15と前部スプロケット17との間に位置するキャリ
アテープ部品走行路18にはキャリアテープ部品10を所定
の形状に打抜く打抜き機構19が設置されているため、上
金型20がエアシリンダ22によって下降し、下金型21との
間でキャリアテープ部品10の打抜きを行う。打抜かれた
キャリアテープ部品10は下金型21の固定部26に固定さ
れ、移動テーブル23の移動によってキャリアテープ部品
10は取り出し位置25へ移動する。第1のキャリアテープ
部品供給部10aと第2のキャリアテープ部品供給部10bが
並設されているために、両打抜き機構19、19から交互に
取り出し位置25にキャリアテープ部品10が供給される。
搬送機構42が作動すると、移載ヘッド46が前記取り出
し位置25に対向し、真空吸着部46aによってキャリアテ
ープ部品10を吸着し、仮位置決めステージ33の位置決め
テーブル36にキャリアテープ部品10を載置する。キャリ
アテープ部品10が位置決めテーブル36に載置されると、
プッシャレバーがY方向に移動し、キャリアテープ部品
10の一端面をプッシュしてY方向の位置決めを行う。こ
の状態から搬送機構42が再び作動し、搬送ロボット45が
ガイドレール43に沿って右方向に移動すると、移載ヘッ
ド46が支持テーブル32に対向し、装着ヘッド47が仮位置
決めステージ33の位置決めテーブル36に対向する。そし
て、移載ヘッド46および装着ヘッド47が同時に下降する
と、移載ヘッド46は支持テーブル32上のキャリアテープ
部品10を吸着し、装着ヘッド47は位置決めテーブル36上
の位置決めされたキャリアテープ部品10を吸着する。
つぎに、移載ヘッド46および密着ヘッド47が同時に上
昇した後、搬送ロボット45が左方向に一定距離移動する
と、装着ヘッド47に吸着されたキャリアテープ部品10は
実装位置44に対向する。ここで、液晶基板5の端子面と
キャリアテープ部品10の端子面との間を0.5〜1.0mmに保
ち、位置認識装置51によって液晶基板5の端子とキャリ
アテープ部品10の端子のそれぞれの一部を同一視野内で
撮像し、両端子の相対位置ずれ量を画像処理によって検
出し、基板搭載ステージ1をXYおよびθ方向に移動して
位置合わせを行う。
なお第5図において説明すれば、ハロゲン光源体66か
らの光を同軸落射照明機構64は液晶基板5の端子とキャ
リアテープ部品10の端子に導く。液晶基板5の端子はIT
O膜で形成されているから、ほとんど全反射する。この
反射光は同軸上に導かれ、レンズ系63とズーム鏡筒62を
介してCCDカメラ61に受光され、撮像による位置認識が
なされる。ほとんど全反射するのであるから、その認識
像はきわめて鮮明である。また、同軸落謝照明機構64か
らは同時にキャリアテープ部品10を照明するが、これは
その反射特性上、ほとんど乱反射するので、同軸落射照
明機構64だけでは光量が不足してコントラストが悪い。
しかしながら、同時に前記キャリアテープ部品10の端子
にスポット照明機構65も照明する。この光は前記キャリ
アテープ部品10の端子に集中し、かつ同軸落射照明機構
64からの照明もあるところから、極めて充分な光量をも
って照明される。反射光は、同軸落射照明系64を介して
導かれ、充分なコントラストをもった像としてCCDカメ
ラ61で撮像される。したがって、これら液晶基板5の端
子とキャリアテープ部品10の端子を1視野範囲で、かつ
鮮明な像として撮像し、両端子の位置認識をなす。
つぎに、バックアップ機構52が作動して保持台55が前
進すると、保持台55は液晶基板5の端子部7の下面に対
向し、前記装着ヘッド47の上方からの押圧力を下方向よ
り支持する。そして、装着ヘッド47に吸着されたキャリ
アテープ部品10は装着ヘッド47の下降に伴って液晶基板
5の端子部7に実装され、このとき端子部7に粘着性を
有するACF(Anisotropic Conductive Film,異方性導電
膜)が塗布されているため、10〜20kg程度の荷重によっ
て押圧することにより、仮接続が行われる。
液晶基板5に対してキャリアテープ部品10の仮接続が
完了すると、装着ヘッド47の真空吸着力は解除され、装
着ヘッド47が上昇し、ついで搬送機構42によって移載ヘ
ッド46とともに右方向に移動する。そして、キャリアテ
ープ部品10を吸着し、装着ヘッド47は仮位置決めステー
ジ33において仮位置決めされたキャリアテープ部品10を
吸着する。そして、再び上述した作用を繰り返すことに
よって液晶基板5に対するキャリアテープ部品10の実装
を自動的に行うことができる。
なお上記実施例においては、1組の位置認識装置51を
備え、液晶基板5の基板搭載ステージ1から突出した実
装位置にある端子部7を撮像するとともに、液晶基板5
の端子と装着ヘッド47に真空吸着されるキャリアテープ
部品10の端子を同一視野内で撮像するようにしたが、こ
れに限定されるものではない。すなわち、液晶基板5の
基板搭載ステージ1から突出した実装位置にある端子部
7を撮像する専用の位置認識装置と、液晶基板5の端子
とキャリアテープ部品10の端子を同一視野内で撮像する
専用の位置認識装置との、2組の位置認識装置を備えた
実装装置にも適用できる。
さらにまた、第1の被位置認識体5として液晶基板,
第2の被位置認識体10としてキャリアテープ部品を適用
し、位置認識装置51を上記実装装置の一部を構成するも
のとして説明したが、これに限定されるものではなく、
要は反射特性の異なる2つの被位置認識体の視角位置認
識をなすものであれば、適用可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明によれば、表面状態が
全く異なり反射特性が相違する2つの被位置認識体を同
一視野範囲で撮像できる。しかも、互いの被位置認識体
の反射特性に合致した最適な光量で照明でき、得られる
認識像は最良の状態となって、視角認識技術の信頼性向
上を図れるとともに、信頼性の高い実装を行なうことが
できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第5図はこの発明の一実施例を示し、第1
図はキャリアテープ部品の実装装置の斜視図、第2図は
おなじく側面図、第3図はキャリアテープ部品供給部の
概略側面図、第4図は打抜き機構と取出し位置の関係を
示す概略的平面図、第5図は位置認識装置の概略構成
図、第6図および第7図はこの発明の従来例を示し、第
6図は第1の被位置認識体に対する位置認識装置の概略
構成図、第7図は第2の被位置認識体に対する位置認識
装置の概略構成図である。 51……位置認識装置、5……第1の被位置認識体(液晶
基板)、10……第2の被位置認識体(キャリアテープ部
品)、61……撮像体(CCDカメラ)、64……同軸落射照
明機構、65……スポット照明機構。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】全反射もしくは全反射に近い反射をなす第
    1の被位置認識体および乱反射もしくは乱反射に近い反
    射をなす第2の被位置認識体を照明体により照明し、そ
    の反射光を撮像体が受けて各被位置認識体を撮像し互い
    の相対位置ずれを検出して位置認識をなす位置認識装置
    において、 前記照明体は、前記各被位置認識体を前記撮像体の1視
    野範囲に入るよう互いに近接された前記各被位置認識体
    に照明光を照明し照明された光が前記撮像体方向に反射
    するように設けられた照明機構と、 前記第2の被位置認識体のみ照明し前記撮像体方向に照
    明光を反射するように設けられたスポット照明機構とを
    有することを特徴とする位置認識装置。
  2. 【請求項2】全反射もしくは全反射に近い反射をなす第
    1の被位置認識体および乱反射もしくは乱反射に近い反
    射をなす第2の被位置認識体を照明体により照明し、そ
    の反射光を撮像体が受けて各被位置認識体を撮像し互い
    の相対位置ずれを検出して位置認識をなす位置認識装置
    を有し、この位置認識装置の認識結果にもとづき前記第
    1の被位置認識体と第2の被位置認識体を接続する実装
    装置において、 前記照明体は、前記各被位置認識体を前記撮像体の1視
    野範囲に入るよう互いに近接された前記各被位置認識体
    に照明光を照明し照明された光が前記撮像体方向に反射
    するように設けられた照明機構と、 前記第2の被位置認識体のみ照明し前記撮像体方向に照
    明光を反射するように設けられたスポット照明機構とを
    有することを特徴とする実装装置。
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