JP3223859B2 - 部品自動搭載機 - Google Patents

部品自動搭載機

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JP3223859B2
JP3223859B2 JP27730397A JP27730397A JP3223859B2 JP 3223859 B2 JP3223859 B2 JP 3223859B2 JP 27730397 A JP27730397 A JP 27730397A JP 27730397 A JP27730397 A JP 27730397A JP 3223859 B2 JP3223859 B2 JP 3223859B2
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賢 谷口
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拓 池田
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    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
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    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
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    • H05K3/3485Applying solder paste, slurry or powder

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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Supply And Installment Of Electrical Components (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品や電子部
品を構成する部材等の部品を基板に実装するための部品
自動搭載機に関し、より詳細には、半田ペーストなどの
接合剤を部品の底面に付与し、基板上に搭載するための
部品自動搭載機に関する。
【0002】
【従来の技術】種々の電子機器を製造するにあたり、基
板上に多数の部品を効率よく搭載することが強く求めら
れている。この種の要望を満たすものとして、例えば、
特開昭64−66998号公報には、モータにより移動
可能とされた部品吸着ホルダと、部品吸着ホルダの移動
可能範囲に設けられた部品供給部、回路基板設置部及び
接着剤貯留容器とを備えた部品自動搭載機が開示されて
いる。この装置は、部品供給部から部品吸着ホルダによ
り部品を吸着保持し、該部品吸着ホルダを移動し、接着
剤貯留容器内に部品を下降し、部品の底面に接着剤を塗
布した後、部品吸着ホルダを基板設置部に移動し、接着
剤が塗布された部品を基板上に搭載するように構成され
ている。また、上記部品の底面に接着剤を付与するに際
し、部品の底面に均一な膜厚で接着剤が塗布されるよう
に、接着剤表面を平坦化する手段が設けられている。
【0003】特開昭64−66998号公報に記載の電
子部品自動搭載機は、上記構成を有するため、該公報中
の実施例に記載のようにLSIパッケージの表面に放熱
フィンを接着する用途に用いた場合には、部品の搭載を
効率よく行うことができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
64−66998号公報に記載の部品自動搭載機を用
い、例えば、チップ型電子部品を回路基板上に半田ペー
ストなどの導電性接合剤を用いて接合しようとした場合
には、電極間の短絡が生じるおそれがあった。これを、
図9及び図10を参照して説明する。
【0005】図9は、従来の部品自動搭載機において、
チップ型電子部品に接合剤を塗布する工程を示す断面図
である。チップ型電子部品51は、両端に電極51a,
51bを有する。接合剤52が容器53内に貯留されて
いる。この場合、接合剤52はその接合剤面52aが平
坦とされている。
【0006】従って、吸着ヘッドなどにより保持された
電子部品51を下降し、電子部品51の底面51cに接
合剤52を付着させると、図10に示すように、電子部
品51の下面51cの全面に接合剤52が付着すること
となる。
【0007】よって、接合剤52が半田ペーストなどの
導電性接合剤の場合には、図10に示した電子部品51
を回路基板上にそのまま実装すると、電極51a,51
b間が短絡することとなる。
【0008】従って、上述した部品自動搭載機を用いて
チップ型電子部品51などの通常の電子部品を回路基板
上に実装しようとした場合には、付着している余分な接
合剤を除去する必要があり、一旦付着した接合剤を除去
するための煩雑な機構をさらに設けなければならなかっ
た。
【0009】また、チップ型電子部品51の底面51c
に付着した余剰の接着剤の除去量を多くすれば、短絡を
防止し得るが、この場合には、逆に電子部品51の回路
基板に対する接合強度不足を招くことがあり、実装信頼
性が低下することとなる。
【0010】他方、圧電型共振部品では、ベース基板上
に圧電共振子を搭載し、圧電共振子を封止するためキャ
ップ材をベース基板に接着剤により接合してなる構造の
ものが多用されている。この種の圧電共振部品では、キ
ャップの底面の全面に接着剤を塗布していた。
【0011】しかしながら、キャップの底面の全面に接
着剤を塗布した場合に、接着剤の硬化に際し、内部空間
の圧力が上昇し、キャップが所望の位置からずれたり、
はなはだしき場合にはベース基板から外れることがあっ
た。そこで、接着剤硬化時に、ベース基板に対してキャ
ップを押圧するための治具を用い、キャップをベース基
板に対して押圧するという煩雑な工程を実施しなければ
ならなかった。
【0012】加えて、上記のようにキャップを用いた圧
電共振部品を長期間使用した場合にも、周囲の温度変化
等により内圧が上昇し、内部のガスが排出し、圧電共振
部品の特性が劣化することもあった。
【0013】本発明の目的は、基板上に様々な部品を容
易にかつ能率よく搭載することができ、かつ短絡不良や
接合不良が生じ難く、信頼性の高い電子部品実装構造や
電子部品を提供し得る部品自動搭載機を提供することに
ある。
【0014】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、部品が供給される部品供給部と、部品の底面に接合
剤を塗布するための接合剤塗布部と、部品が実装される
基板が配置されている基板設置部と、部品を着脱し得る
部品保持部材とを備え、前記部品保持部材が部品供給部
に存在する部品を保持し、接合剤塗布部において部品の
底面に接合剤を付与し、接合剤が付与された部品を基板
上に搭載し得るように、該部品保持部材が移動され得る
部品自動搭載機において、前記接合剤塗布部が、内底面
に凹部が形成された接合剤槽と、該接合剤槽に貯留され
た接合剤とを備え、前記凹部上方を除いた他の部分で部
品の底面に接合剤が付与されるように、前記凹部におけ
る接合剤面が他の部分における接合剤面よりも低くされ
ていることを特徴とする。
【0015】本発明に係る部品自動搭載機においては、
上記接合材貯留槽の凹部は、対象とする部品や部品が搭
載される基板の形状や種類に応じて種々の態様で形成す
ることができ、例えば、請求項2に記載のように少なく
とも1本の溝を形成することにより凹部を構成してもよ
く、凹部の形状及び数については任意である。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明に
係る部品自動搭載機の非限定的な実施例を説明すること
とする。
【0017】図1は、本発明の一実施例に係る部品自動
搭載機の全体構造を示す斜視図である。部品自動搭載機
1は、架台2を有する。架台2の上方には、吸着ヘッド
支持部材3が配置されている。吸着ヘッド支持部材3に
は、部品保持部材としての複数本の部品吸着ヘッド4が
図示しない駆動源により上下に移動可能に支持されてい
る。各部品吸着ヘッド4は、図示しない真空吸引源によ
り吸引されて後述のチップ型電子部品をその下面に吸着
し得るように構成されている。
【0018】また、吸着ヘッド支持部材3は、図1のY
方向に沿って延びるガイドレール5に沿って移動可能と
されている。このガイドレール5は、スライダー6に固
定されている。すなわち、上記ガイドレール5上を吸着
ヘッド支持部材3が矢印Y方向に移動可能となるよう
に、吸着ヘッド支持部材3がスライダー6に連結されて
いる。
【0019】他方、架台2の上面においては、図1の矢
印X方向、すなわち、前述したY方向と直交する方向に
延びる一対のガイドレール7,8が設けられている。上
記スライダー6は、ガイドレール7,8に沿って矢印X
方向に移動可能とされている。
【0020】従って、各部品吸着ヘッド4は、吸着ヘッ
ド支持部材3をガイドレール5に沿って移動させること
によりY方向に移動可能とされており、かつスライダー
6を矢印X方向に移動させることにより、X方向に移動
可能とされている。すなわち、各部品吸着ヘッド4は、
架台2の上面において上記X,Y方向に移動可能とされ
ている。
【0021】なお、上記X,Y方向の移動を可能とする
ために、吸着ヘッド支持部材3には、図示しない駆動源
が連結されており、スライダー6にも図示しない駆動源
が連結されている。これらの駆動源及び部品吸着ヘッド
4を上下に移動させるための駆動源としては、例えば、
油圧シリンダやエアシリンダなどの任意の往復駆動源、
あるいはモータなどの回転駆動源に回転駆動力を往復駆
動力に変換させる連結機構を組合わせたものなど、任意
の構造のものを用いることができる。
【0022】架台2の上面においは、ガイドレール7,
8の間の領域において、ガイドレール7,8の端部7
a,8a近傍に部品供給部9が構成されている。本実施
例の部品自動搭載機1では、後述のチップ型電子部品を
基板上に半田ペーストを用いて接合するため、部品供給
部9には、多数のチップ型電子部品11がマトリクス状
に配置されている。
【0023】部品供給部9では、チップ型電子部品11
は、後述の図6に示す向き、すなわち、両端の電極11
a,11bが水平方向両端となる向きに配置されてい
る。部品供給部9とガイドレール7との間の領域におい
て、部品供給部9よりもX方向やや中央に、接合剤塗布
部12が構成されている。接合剤塗布部12は、図2
(a)及び(b)及び図3に示すように、ベースプレー
ト13上に接合剤槽14を配置した構造を有する。接合
剤槽14内には、接合剤(図2及び図3では図示は省
略)が貯留されている。また、接合剤槽14内には、接
合剤槽14の長手方向に延びる溝14aが内低面に形成
されている。この溝14aは、図1の矢印Y方向に延ば
されている。この溝14aが、本発明における凹部を構
成している。
【0024】従って、図2(b)に示すように、接合剤
槽14の底面においては、溝14aが設けられている部
分が低く、溝14aの両側の部分14b,14cが溝1
4aよりも相対的に高くされている。
【0025】また、接合剤槽14において、溝14aに
沿って移動可能にブレード15が配置されている。ブレ
ード15には溝14a内に延びる部分を有するスキージ
16が取付けられている。このスキージ16を溝14a
に沿って移動させることにより、溝14a上及び両側の
部分14b,14c上の接合剤の厚みがほぼ均一とされ
る。これを、図4を参照してより具体的に説明する。
【0026】図4に斜視図で示すように、接合剤槽14
の内底面には、溝14aが形成されており、溝14aの
両側に溝14aよりも相対的に高い部分14b,14c
が形成されている。
【0027】他方、スキージ16は、その下面中央に下
方突出部16aを有する。下方突出部16aは、溝14
aに入り込み得る形状とされており、下方突出部16a
により溝14a内の接合剤をかき取ることにより、接合
剤の厚みが、溝14a及び両側の部分14b,14cの
何れにおいてもほぼ等しくなるように構成されている。
このスキージ16を図4の矢印A方向に移動させること
により、図5に断面図で示すように、接合剤17は、接
合剤槽14の底面において溝14a上及び両側の部分1
4b,14c上においてほぼ均一な厚みとされている。
従って、溝14aが形成されている部分の接合剤面は、
両側の部分14b,14c上の接合剤面よりも低くされ
ている。
【0028】上記スキージ16を備えたブレード15の
移動は、ブレード15に連結された図示しない駆動源に
より行われる。図1に戻り、前述した部品吸着ヘッド4
は、部品供給部9からチップ型電子部品を吸引保持し、
上記接合剤塗布部12に搬送し、接合剤塗布部12の接
合剤槽14内にチップ型電子部品を降下させる。そし
て、接合剤塗布部12において、チップ型電子部品の底
面に接合剤17が付着される。
【0029】また、図1において、架台2の上面の略中
央に基板設置部18が設けられており、基板設置部18
に基板19が載置されている。基板19上に、接合剤が
塗布されたチップ型電子部品が搭載され、上記接合剤に
よりチップ型電子部品が基板19上に付着される。基板
19としては、チップ型電子部品を実装する適宜の回路
基板を用いることができ、特に限定されるものではな
い。
【0030】また、部品自動搭載機1では、上述した吸
着ヘッド4による部品の吸着・離脱を行うための駆動
源、吸着ヘッド4を上下方向及びX,Y方向に駆動する
ための駆動源を制御するための制御装置20が架台2内
に構成されている。
【0031】次に、部品自動搭載機1を用いてチップ型
電子部品11を基板19上に搭載するための部品自動搭
載機1の動作を説明する。まず、各部品吸着ヘッド4が
部品供給部11の上方に移動される。この移動は、吸着
ヘッド支持部材3及びスライダー6を、それぞれ、ガイ
ドレール5及びガイドレール7,8に沿って移動させる
ことにより行われる。部品供給部9に配置されているチ
ップ型電子部品の直上に部品吸着ヘッド4を配置した状
態で、部品吸着ヘッド4を下降させてチップ型電子部品
11を部品吸着ヘッド4の下面に吸引し、保持する。
【0032】しかる後、チップ型電子部品11を保持し
た部品吸着ヘッド4を、接合剤塗布部12の上方に移動
する。この移動についても、吸着ヘッド支持部材3及び
スライダー6を移動することにより行われる。接合剤塗
布部12においては、接合剤槽14内に接合剤として半
田ペーストが貯留されている。
【0033】また、部品吸着ヘッド4からチップ型電子
部品を接合剤槽14内に降下させるに先立ち、前述した
スキージ16を移動させることにより、接合剤面が図5
に示した状態とされている。この状態で、部品吸着ヘッ
ドを降下させて、チップ型電子部品11を接合剤17の
上面に当接させる。
【0034】図6に示すように、溝14aの上方の接合
剤面が両側の部分14b,14c上の接合剤面よりも低
くされているため、チップ型電子部品11の電極11
a,11b及びその近傍にのみ接合剤17が付着し、チ
ップ型電子部品11の底面のうち、電極11a,11b
で挟まれた部分の中央領域には接合剤17が付着しな
い。
【0035】次に、接合剤槽14から部品吸着ヘッド4
を用いて接合剤17が塗布されたチップ型電子部品11
を保持し、引き上げ、さらに基板設置部18まで移動さ
せる。この移動についても、吸着ヘッド支持部材3及び
スライダー6を駆動することにより行われる。
【0036】部品吸着ヘッド4を、基板19の上方にお
いて、所定の位置に位置決めした後、部品吸着ヘッド4
を降下させ、かつ吸引を停止することにより、接合剤1
7が塗布されたチップ型電子部品11が基板19の所定
の位置に搭載される。
【0037】上記のように、チップ型電子部品11にお
いては、電極11a,11b間の中央領域には接合剤1
7が付与されていないため、基板19上に接合剤17が
塗布されたチップ型電子部品11を搭載し、そのまま固
定したとしても、電極11a,11b間の短絡は生じ難
い。
【0038】すなわち、余剰の接合剤17を除去すると
いった煩雑な工程を実施する必要がない。また、上記溝
14aの幅を、チップ型電子部品11の電極11a,1
1b間の距離に応じて適宜定めることにより、チップ型
電子部品11を基板19に対して確実に固定し得る量の
接合剤をチップ型電子部品11の底面に付着させること
ができる。従って、チップ型電子部品11の基板19に
対する固着強度が不十分となるおそれも生じ難い。
【0039】よって、本実施例の部品自動搭載機1を用
いることにより、チップ型電子部品11を基板19上
に、所望でない短絡を引き起こすことなく、確実にかつ
容易に搭載することが可能となる。
【0040】なお、上記部品自動搭載機1では、接合剤
17として半田ペーストを用いたが、半田ペースト以外
の他の導電性接合剤、例えば、導電性接着剤などを用い
てもよく、接合剤17として、通常の熱硬化型絶縁性接
着剤のような絶縁性接合剤を用いてもよい。
【0041】また、部品自動搭載機1では、図5に示し
たチップ型電子部品11を基板19上に搭載したが、本
発明に係る部品自動搭載機は、電子部品を構成している
ベース基板上に電子部品の一部の部品を接合する用途に
も用いることができる。このような電子部品の一例を、
図7に断面図で示す。図7は、本発明に係る部品自動搭
載機を用いて組み立てられる圧電共振部品31を示す断
面図である。
【0042】圧電共振部品31は、ベース基板32上
に、キャップ33を熱硬化型粘着剤34を用いて固定し
た構造を有する。基板32は、アルミナなどの絶縁性セ
ラミックスなどの適宜の材料で構成されており、キャッ
プ33は、例えば、アルミニウムやステンレスなどの金
属により構成されている。
【0043】ベース基板32とキャップ33とで構成さ
れている内部空間35内に圧電共振素子36が配置され
ている。圧電共振素子36は、接着剤37a,37bに
よりベース基板32上に固定されている。このような構
造の圧電共振部品31としては、圧電発振子、圧電フィ
ルタ、SAWデバイス(SAWフィルタ、SAW共振
子)など圧電効果を利用した一般的な圧電共振部品を挙
げることができる。
【0044】ところで、上記キャップ33は、通常、熱
硬化型接着剤34によりベース基板32に接合されてい
るが、本発明に係る部品自動搭載機を用いることによ
り、該キャップ33をベース基板32に容易にかつ確実
に固定することができる。
【0045】すなわち、図1に示した部品自動搭載機1
において、部品供給部11にキャップ33を配置し、基
板設置部18にベース基板32を配置しておくことによ
り、キャップ33の下面33aに接合剤塗布部12にお
いて熱硬化型接着剤34を付着させ、基板設置部18に
おいてベース基板32上に接着剤34が付与されたキャ
ップ33を接合することができる。
【0046】この場合においても、従来の部品自動搭載
機を用いた場合には、接合剤槽14において、接合剤面
が平坦であったため、キャップ33の下面33aの全周
にわたり接合剤が付着さぜるを得なかった。
【0047】これに対して、部品自動搭載機1におい
て、接合剤槽14の中央に溝14aが形成されているた
め、キャップ33の端面33a,33b近傍においての
み接着剤34を付着させることができる。このようにし
て得られた圧電共振部品を、図8に平面図で示す。図8
に示す圧電共振部品31において、一点鎖線D,Eの外
側領域においてのみ、キャップ33の下面に接着剤34
(図7参照)が付与され、該接着剤34によりキャップ
33がベース基板32に接合されている。
【0048】すなわち、図4に示した接合剤槽14の溝
14aの幅を一点鎖線D,E間の幅とすることにより、
キャップ33を端面33a,33b近傍においてのみ接
着剤34によりベース基板32に固着することができ
る。従って、図8に示した圧電共振部品31では、キャ
ップ33の一点鎖線D,E間の領域では、キャップ33
の下面とベース基板32とが接合されていないため、接
着剤34の加熱硬化時に内圧が高まることがない。
【0049】よって、内圧上昇によるキャップ33の位
置ずれや、圧電共振素子36の特性の劣化が生じ難い。
この後、キャップ33の一点鎖線D,E間の領域につい
ては、別途、封止性接着剤をディスペンサ等で塗布、注
入し、硬化させ、封止性を確保する。このとき、既にベ
ース基板32とキャップ33は部分的に固定されている
ので、当然キャップ33を押圧する必要はない。
【0050】また、長期間使用した場合、周囲温度の変
化等により、内圧が変動することがないため、内圧の変
動に起因する実使用時の圧電共振素子36の特性の変動
も生じ難い。
【0051】従って、部品自動搭載機1を用いて、上記
圧電共振部品31を構成することにより、キャップ33
がベース基板32に対して正確に固定され、かつ特性の
変動が生じ難い、信頼性に優れた圧電共振部品31を得
ることができる。
【0052】なお、本実施例の部品自動搭載機1では、
接合剤槽14に、1本の溝14aを形成することにより
凹部を形成していたが、凹部の数については、対象とす
る部品の形状に応じて適宜変更することができ、2本以
上の溝を形成してもよい。また、溝に代えて、円形もし
くは矩形の凹部を内底面に形成してもよい。
【0053】
【発明の効果】請求項1に記載の発明に係る部品自動搭
載機では、部品保持部材により部品供給部に存在する部
品が保持され、接合剤塗布部において該部品の底面に接
合剤が付与され、接合剤が付与された部品が基板上に搭
載されるように、構成されており、かつ接合剤塗布部に
おいては、接合剤槽の内底面に凹部が形成されており、
凹部における接合剤面が、他の部分における接合剤面よ
りも低くされているため、凹部上方を除いた他の部分で
部品の底面に接合剤が付与され、凹部上方では接合剤が
部品底面に付与されない。従って、部品の底面のうち、
所望とする部分にのみ確実に接合剤を塗布することがで
きるため、基板上に部品を搭載するにあたり、所望でな
い接合剤を除去するといった煩雑な作業を省略すること
ができ、部品を基板上に確実にかつ能率よく搭載するこ
とが可能となる。
【0054】特に、上記接合剤が導電性接合剤であり、
部品底面に相互に短絡してはならない複数の部分が構成
されている場合には、相互に短絡されていない部分間に
位置するように上記凹部を構成すれば、短絡不良のない
電子部品を確実に提供することができ、短絡を防止する
ための余剰の接合剤除去作業を省略することができる。
従って、信頼性に優れた電子部品を効率良く量産するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る部品自動搭載機の一実施例を示す
斜視図。
【図2】(a)及び(b)は、図1に示した部品自動搭
載機の接合剤塗布部を説明するための平面図及び(a)
のB−B線に沿う部分の部分断面図。
【図3】図1に示した部品自動搭載機の接合剤塗布部を
説明するための側面図。
【図4】実施例の部品自動搭載機における接合剤槽及び
スキージを説明するための斜視図。
【図5】図4の接合剤槽のC−C線に沿う部分の断面図
であり、接合剤を貯留した状態を示す図。
【図6】図5に示した接合剤槽内にチップ型電子部品を
降下させ、接合剤を塗布した状態を示す断面図。
【図7】本発明に係る部品自動搭載機を用いて好適に得
られる圧電共振部品を示す断面図。
【図8】図7に示した圧電共振部品の平面図。
【図9】従来の部品自動搭載機においてチップ型電子部
品に接合剤を付与する工程を説明するための断面図。
【図10】図9に示した工程により接合剤が塗布された
チップ型電子部品を示す正面図。
【符号の説明】
1…部品自動搭載機 3…吸着ヘッド支持部材 4…部品保持部材としての部品吸着ヘッド 5…ガイドレール 6…スライダー 7,8…ガイドレール 9…部品供給部 11…チップ型電子部品 12…接合剤塗布部 14…接合剤槽 14a…凹部を構成するための溝 15…ブレード 16…スキージ 17…接合剤 31…圧電共振部品 32…ベース基板 33…部品としてのキャップ 34…接合剤としての熱硬化型接着剤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 賢 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株 式会社村田製作所内 (72)発明者 平川 敦史 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株 式会社村田製作所内 (72)発明者 池田 拓 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株 式会社村田製作所内 (56)参考文献 特開 昭64−66998(JP,A) 特開 平7−193101(JP,A) 特開 昭63−258033(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 3/34

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 部品が供給される部品供給部と、 部品の底面に接合剤を塗布するための接合剤塗布部と、 部品が実装される基板が配置されている基板設置部と、 部品を着脱し得る部品保持部材とを備え、前記部品保持
    部材が部品供給部に存在する部品を保持し、接合剤塗布
    部において部品の底面に接合剤を付与し、接合剤が付与
    された部品を基板上に搭載し得るように、該部品保持部
    材が移動され得る部品自動搭載機において、 前記接合剤塗布部は、内底面に凹部が形成された接合剤
    槽と、該接合剤槽に貯留された接合剤とを備え、前記凹
    部上方を除いた他の部分で部品の底面に接合剤が付与さ
    れるように、前記凹部における接合剤面が他の部分にお
    ける接合剤面よりも低くされていることを特徴とする、
    部品の自動搭載機。
  2. 【請求項2】 前記凹部が、少なくとも1本の溝により
    構成されている、請求項1に記載の部品自動搭載機。
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