JP3661565B2 - 電子部品の実装装置および実装方法 - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テープ状基板から打ち抜かれた電子部品を基板に実装する電子部品の実装装置および実装方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子部品の種類として、半導体素子をテープ状基板に実装したテープキャリアパッケージ(以下、「TCP」と略記する。)が知られている。このTCPの製造工程においては、接続用端子などの回路パターンが形成されたテープ状基板に半導体素子を定ピッチで連続的に実装して樹脂封止を行った後に、半導体素子と接続用端子の範囲のみを専用の打ち抜き装置によってテープ状基板から打ち抜くことにより個片のTCPを得る。
【0003】
そしてこのTCPを基板に実装する際には、塵埃などによる汚染を極力避けるため、テープ状基板から打ち抜かれた直後に実装装置へ供給される場合が多い。このため、TCPの打ち抜き装置は実装装置と連結して設けられ、打ち抜き金型によって打ち抜かれたTCPは受け取り部によって受け取られた後、電子部品実装装置の搭載ヘッドに受け渡される。
【0004】
ところで、電子部品の高集積化にともない基板に形成される接続用端子のピッチは狭ピッチ化が進み、この基板の端子と電子部品の端子との位置あわせに際しては高い位置精度が要求される。この位置精度は、電子部品の基板に対しての直交軸方向の位置精度のみならず、回転方向の位置精度をも併せて確保する必要がある。このため、電子部品の基板への実装に際して基板に形成された認識マークと電子部品に形成された認識マークとを認識して直交軸方向の位置ずれと回転方向の位置ずれとをそれぞれ検出し、電子部品の実装時にはこの位置ずれを補正した上で電子部品を基板に搭載することが行われていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の方法では、電子部品の搭載に先立って予め搭載ヘッドに保持された状態の電子部品の回転方向の位置ずれを検出し、さらにこの位置ずれを搭載時に補正する必要があるため、位置ずれ検出のための認識や補正動作に時間を要し、実装作業のタクトタイムを短縮することが困難であるという問題点があった。
【0006】
そこで本発明は、実装作業のタクトタイムを短縮して生産性を向上させることができる電子部品の実装装置および実装方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の電子部品の実装方法は、テープ状基板から打ち抜かれた電子部品を基板に実装する電子部品の実装装置であって、テープ状基板を供給するテープ供給部と、打ち抜き金型を金型駆動手段によってテープ状基板に対して相対的に移動させることによりテープ状基板から電子部品を打ち抜く打ち抜き部と、テープ状基板の打ち抜き方向の反対側面に当接することにより打ち抜かれた電子部品を受け取る取り出しノズルから成る受け取り部と、受け取り部から受け渡された電子部品を前記基板に位置合わせして搭載する搭載手段とを有し、また前記打ち抜き部は、打ち抜き孔が設けられた下型と、この下型上にあって打ち抜きに位置を合わせされた前記打ち抜き金型であるパンチ部材とを備え、前記パンチ部材による打ち抜き動作を行うために前記パンチ部材を昇降させる打ち抜き駆動機構のモータと前記受け取り部による受け取り動作を行うために前記取り出しノズルを昇降させる昇降機構のモータとを同期させることにより、電子部品を前記パンチ部材と前記取り出しノズルにより上下から挟持した状態で打ち抜いて下降して前記取り出しノズルに受け渡すように制御する制御手段を備えた。
【0008】
請求項2記載の電子部品の実装方法は、請求項1記載の電子部品の実装装置を用いてテープ状基板から打ち抜かれた電子部品を基板に実装する電子部品の実装方法であって、打ち抜き金型を金型駆動手段によってテープ状基板に対して相対的に移動させパンチ部材によりテープ供給部によって供給されたテープ状基板から電子部品を打ち抜く打ち抜き工程と、テープ状基板の打ち抜き方向の反対側面に当接することにより打ち抜かれた電子部品を受け取り部の取り出しノズルによって受け取る受け取り工程と、受け取り部から受け渡された電子部品を前記基板に位置あわせして搭載する搭載工程とを含み、前記打ち抜き工程および受け取り工程において、前記パンチ部材による打ち抜き動作を行うための打ち抜き駆動機構のモータの回転制御と前記取り出しノズルによる受け取り動作を行うための昇降機構のモータの回転制御とを制御手段によって同期させることにより、電子部品を前記パンチ部材と前記取り出しノズルにより上下から挟持した状態で打ち抜いて下降して前記取り出しノズルに受け渡すことにより、打ち抜き時の姿勢を保持した状態の電子部品を受け取り部によって受け取るようにした。
【0009】
本発明によれば、テープ状基板から打ち抜かれた電子部品を受け取り部によって受け取る工程において、打ち抜き金型のパンチ部材による打ち抜き動作と受け取り部の取り出しノズルによる受け取り動作とを制御手段によって同期させることにより、打ち抜き時の姿勢を保持した位置ずれのない状態の電子部品を受け取り部によって受け取ることができ、回転方向の位置補正を不要にしてタクトタイムを短縮することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態の表示パネルの組立装置の平面図、図2は本発明の一実施の形態の表示パネルの組立装置の部品供給部の断面図、図3は本発明の一実施の形態の表示パネルの組立装置の側面図、図4は本発明の一実施の形態の表示パネルの組立装置の取り出し部の部分断面図、図5は本発明の一実施の形態の表示パネルの組立装置の部品供給部の部分断面図、図6は本発明の一実施の形態の表示パネルの組立装置によるテープ打ち抜き動作の工程説明図である。
【0011】
まず図1を参照して電子部品の実装装置としての表示パネルの組立装置の全体構成について説明する。図1において部品供給部1は、2基のテープの打ち抜き部2A,2Bを備えている。打ち抜き部2A,2Bは、テープ供給部であるテープ搬送部5A,5Bによって左右面両方向から供給されるテープ状基板であるテープキャリア6から、電子部品であるテープキャリアパッケージ(以下、「TCP」と略記する。)7を打ち抜く。
【0012】
打ち抜き部2A,3Bの下方にはベース部4上に部品移送部3が配設されている。部品移送部3はインデックス回転をする4つのスライドアーム8を備えており、スライドアーム8の先端部には取り出しヘッド(後述)の上端部を構成する取り出しノズル9が装着されている。取り出しノズル9はテープキャリア6から打ち抜かれたTCP7を受け取って保持し、以下に説明するインデックス部10の搭載ヘッドに受け渡す。したがって、取り出しノズル9を備えた取り出しヘッドは、打ち抜かれたTCP7を受け取る受け取り部となっている。
【0013】
インデックス部10は略十字形のテーブル10aを備えており、テーブル10aの各アーム先端部には搭載ヘッド11が装着されている。インデックス部10は、第1〜第4の4つのインデックス位置を有しており、第1、第3各インデックス位置には、それぞれ受け渡しステーションA、搭載ステーションCが設けられている。
【0014】
受け渡しステーションAにおいては、部品供給部1にてテープキャリア6から打ち抜かれ、取り出しノズル9によって保持されて取り出されたTCP7が搭載ヘッド11に受け渡される。搭載ステーションCの手前側は基板位置決め部20となっており、Xテーブル21X、Yテーブル21Yより成るXYテーブル21上の基板保持部23に保持された基板24の縁部に、搭載ヘッド11によってTCP7が搭載される。
【0015】
このとき撮像部25によってTCP7は撮像され、この認識結果に基づいてTCP7の直交軸方向の位置ずれがXYテーブル21によって補正される。したがって、インデックス部10、搭載ヘッド11およびXYテーブル21は、受け渡されたTCP7を基板24に位置合わせして搭載する搭載手段となっている。
【0016】
次に図2、図5を参照して打ち抜き部2A,2Bおよび部品移送部3について説明する。図2において、ベース部4の左右両端部に設けられた開口部40上には、打ち抜き孔41aが設けられた下型41が装着されている。図5に示すように下型41上には、打ち抜き孔41aに位置を合わせて打ち抜き金型であるパンチ部材43が昇降自在に配設されている。パンチ部材43の上端部は、金型駆動手段である打ち抜き駆動機構42に結合されている。
【0017】
打ち抜き駆動機構42は、モータ46によって回転駆動される送りねじ42a、送りねじ42aと螺合するナット42bおよびナット42bをパンチ部材43と結合する結合部材42cより成る。モータ46を駆動することによりパンチ部材43は昇降し、モータ46の回転を制御することにより、パンチ部材43の昇降動作を制御できるようになっている。
【0018】
下型41の上面には、テープ送りローラ44によってテープキャリア6が送給される。テープキャリア6を打ち抜き孔41aに位置合わせした状態で打ち抜きパンチ部材43を下降させることにより、すなわち打ち抜き駆動機構42によってパンチ部材43をテープキャリア6の上面に対して相対的に移動させることにより、テープキャリア6からTCP7が打ち抜かれる。
【0019】
このとき、ガイドピン43aによってテープキャリア6の位置が正しく保持される。そして打ち抜かれたTCP7は、開口部40を介して昇降する取り出しノズル9によって下方から保持される。取り出しノズル9の上端面には、テープキャリア6の下面、すなわち打ち抜き方向の反対側面に当接する当接部9aが設けられている。
【0020】
打ち抜き部2A,2Bの下方には取り出しノズルの昇降機構58が配設されている。昇降機構58はモータ59、モータ59によって回転駆動される送りねじ58a、送りねじ58aが螺合するナット58bおよびナット58bと結合された昇降部材58cより成る。モータ59の回転を制御することにより、昇降部材58cの昇降動作を制御でき、したがって取り出しノズル9の昇降を制御できるようになっている。
【0021】
打ち抜き駆動機構42のモータ46、昇降機構58のモータ59は、サーボモータなどの回転制御可能なものが用いられており、モータ46、モータ59は駆動制御部76によって制御される。駆動制御部76によってモータ46、モータ59の回転制御を行うことにより、打ち抜き部2A,2Bによってテープキャリア6からTCP7を打ち抜く際に、パンチ部材43の打ち抜き動作と取り出しノズル9によるTCP7の受け取り動作とを同期させて行うことが可能となる。したがって駆動制御部76は、打ち抜き動作と受け取り動作とを同期させる制御手段となっている。
【0022】
次に部品移送部3について説明する。インデックス駆動部50にはターンテーブル51が結合されており、ターンテーブル51の上面に放射状に配設されたガイドレール53にはスライダ52が嵌着されている。スライダ52はスライドアーム8の下面に固着されており、スライドアーム8の先端部には取り出しヘッド60が装着されている。
【0023】
取り出しヘッド60には、上端部に取り出しノズル9が設けられたシャフト61が挿通している。シャフト61は取り出しヘッド60に内蔵されたモータによって軸廻りに回転自在であるとともに、上下方向にスライド自在となっている。打ち抜き部2A,2Bの直下には取り出しノズルの昇降部58が配設されており、昇降部材58cが昇降自在となっている。取り出しヘッド60を打ち抜き部2A,2Bの直下に位置させた状態で昇降部材58c上昇させることにより、取り出しノズル9は昇降部材58cによって押し上げられて開口部40の内部を上昇し、パンチ部材43によって打ち抜かれたTCP7を保持する。
【0024】
インデックス駆動部50の外周には円環状のカム部材55が配設されており、カム部材55の外周には、スライドアーム8の下面に固設されたカムフォロア56がスプリング57によって付勢された状態で当接している。この状態でインデックス駆動部50を駆動することにより、スライドアーム8はカム部材55の外周に沿って回転する。これにより、取り出しノズル9に保持されたTCP7は、打ち抜き部2A,2Bの下方の位置から図1、図3に示す受け渡しステーションAまで取り出される。
【0025】
図3に示すように、受け渡しステーションAには、取り出しヘッド60の下方に位置してスライドアーム駆動機構63が配設されている。スライドアーム駆動機構63は、図4に示すように水平方向に配置されたフレーム64にモータ65によって回転駆動される送りねじ66を軸支させ、送りねじ66と螺合するナット67に垂直に突出した当接部68を結合した構成となっている。取り出しヘッド60が受け渡しステーションAに位置した状態で、モータ65を駆動することにより当接部68は水平移動し、カムフォロア56に当接してスライドアーム8を矢印方向に移動させる。これにより取り出しヘッド60は水平移動し、取り出しノズル9に保持されたTCP7は搭載ヘッド11の下端に設けられたノズル75によって吸着保持可能な位置まで移動する。
【0026】
次にインデックス部10について説明する。図3に示すようにテーブル10aはインデックス機構部10bによってインデックス回転し、テーブル10aの先端部には下端部にノズル75を備えた搭載ヘッド11が装着されている(図1も参照)。搭載ヘッド11はテーブル10aの下面に固着された円筒形のケーシング80内にノズル75が装着されたノズルシャフト77を回転・上下動自在に挿通させた構造となっている。
【0027】
ノズルシャフト77の頂部には当接部77aが設けられ、当接部77aはスプリング79によって上方に付勢されている。当接部77aを下方に押し下げることにより、ノズルシャフト77は下降する。そして押し下げを解除することにより、ノズルシャフト77はスプリング79の付勢力によって通常位置まで上昇する。
【0028】
図3に示すように受け渡しステーションA、搭載ステーションCには搭載ヘッド昇降機構70が配設されている。搭載ヘッド昇降機構は垂直なフレーム71にモータ74によって回転駆動される送りねじ72を軸支させ、送りねじ72と螺合したナットによって昇降部材73を上下動させるものである。昇降部材73が下降して搭載ヘッド11の当接部77aを押し下げることにより、ノズル75が下降する。そしてノズル75は受け渡しステーションAにおいて搭載ヘッド11の下方に位置する取り出しノズル9からTCP7を受け渡され、また搭載ステーションCにおいて保持したTCP7を基板24に搭載する。
【0029】
次に図1、図3を参照して搭載ステーションCおよび基板位置決め部20について説明する。基板位置決め部20はXYテーブル21を備えており、XYテーブル21のY軸テーブル21Y上には基板保持部23が装着されている。基板保持部23は基板24を保持して位置決めする。搭載ステーションCの搭載ヘッド11の下方に設けられた撮像部25は2つのカメラを備えており、搭載ヘッド11のノズル75に保持された状態のTCP7および基板24の縁部を下方から撮像する。
【0030】
これにより、搭載ステーションCにおけるTCP7の位置および基板24の縁部の位置が検出される。そしてこれらの位置検出結果に基づいてTCP7の基板24に対する直交軸方向の相対位置ずれ量が求められる。そしてTCP7の基板24への搭載に際しては、求められた位置ずれ量を基板位置決め部20によって補正しながら、搭載ヘッド11のノズル75を基板24に対して押圧する。
【0031】
この表示パネルの組立装置は上記の様に構成されており、以下動作について各図を参照して説明する。まず図1において、テープ搬送部5A,5B上を内側に向って搬送されたテープキャリア6は、打ち抜き部2A,2Bにおいて所定範囲が打ち抜かれ、これにより個片のTCP7が分離される。そして分離されたTCP7は、図2に示すように取り出しノズル9によって受け取られ保持される。このときの打ち抜き動作について、図6を参照して説明する。
【0032】
図6(a)において、下型41の上方にはテープキャリア6が水平に導入されている。下型41の打ち抜き孔41a内には取り出しノズル9が上昇し、当接部9aがテープキャリア6の下面に当接した状態、すなわち打ち抜き動作開始可能な状態となっている。この後、打ち抜き駆動機構42(図5)を駆動してパンチ部材43を下降させ、図6(b)に示すようにガイドピン43aによってテープキャリア6を位置決めした状態で、パンチ部材43の下端部をテープキャリア6の上面に当接させる。
【0033】
この状態から更にパンチ部材43を下降させることにより、テープキャリア6は打ち抜き孔41aとパンチ部材43によってせん断され打ち抜かれるが、この打ち抜き時にはパンチ部材43のテープキャリア6への当接が取り出しノズル9の当接部9aによって検知される。そして駆動制御部76はこの検知を承けてこの当接のタイミングと同期して昇降機構58のモータ59を駆動する。
【0034】
そして打ち抜き動作が完了するまでの間は、取り出しノズル9の下降動作は常にパンチ部材43の下降動作と同期して行われる。すなわちテープキャリア6からTCP7を打ち抜く打ち抜き動作と、打ち抜かれたTCP7を受け取る受け取り動作が同期した状態で行われる。これにより、打ち抜き動作の開始時から打ち抜き動作完了までの間、TCP7は常にパンチ部材43と取り出しノズル9により上下から挟持された状態にあり、TCP7はこの挟持された状態で打ち抜かれて下降して取り出しノズル9に受け渡される(図6(b)、(c)参照)。したがってTCP7は打ち抜き動作において位置ずれを生じることなく、打ち抜き開始前の正しい姿勢がそのまま保たれる。
【0035】
この後、TCP7を保持した取り出しノズル9は、受け渡しステーションAまで移動する。このTCP7の取り出しは、2つの打ち抜き部2A,2Bから交互に行われる。次にTCP7を保持した取り出しノズル9は、受け渡しステーションAにおいて図3、図4に示すようにスライドアーム駆動機構63によって搭載ヘッド11のノズル75の直下まで移動する。そしてノズル75が下降することにより、TCP7はノズル75に吸着され受け渡される。
【0036】
この後、テーブル10aがインデックス回転することにより、TCP7を保持した搭載ヘッド11は搭載ステーションCへ移動する。ここではまず撮像部25の直上に位置したノズル75を下降させた状態でTCP7の下面を撮像する。次いでノズル75を上昇させて、基板24の縁部を撮像位置まで進出させた状態で基板24を撮像する。そしてこれらの撮像結果に基づいてTCP7および基板24の位置を認識し、認識結果よりTCP7の搭載時のXYテーブル21の移動量が算出される。
【0037】
そしてこの移動量に基づいてXYテーブル21を駆動することにより、TCP7は基板24に正しく位置合わせされ、ノズル75によって基板24に搭載される。このとき、ノズル75に保持されたTCP7は打ち抜き時の姿勢がそのまま保たれており、回転方向の位置ずれがないことから、この搭載時において回転方向の位置合わせを必要としない。
【0038】
この後、ノズル75による押圧および加熱を所定時間継続することにより、TCP7は基板24の縁部に実装される。そして搭載ヘッド11は再び受け渡しステーションAに戻り、同様のTCP7の実装作業が反復され、基板24の各辺の縁部に所定数のTCP7を実装して表示パネルの組立が完了する。
【0039】
上記説明したように、この表示パネルの組立においては、部品供給部1にてテープキャリア6からTCP7を打ち抜く際に、従来の打ち抜き方法では不可避であったTCP7の回転方向の位置ずれが発生しない。したがって従来の表示パネルの組立装置において必要とされた角度ずれ補正のための位置認識や角度補正動作を必要とせず、タクトタイムの短縮と共に組立装置の機構簡略化が実現される。
【0040】
【発明の効果】
本発明によれば、テープ状基板から打ち抜かれた電子部品を受け取り部によって受け取る工程において、打ち抜き金型のパンチ部材による打ち抜き動作と受け取り部の取り出しノズルによる受け取り動作とを制御手段によって同期させることにより、電子部品を前記パンチ部材と前記取り出しノズルにより上下から挟持した状態で打ち抜いて下降して前記取り出しノズルに受け渡すことにより、打ち抜き時の姿勢を保持した状態の電子部品を受け取り部によって受け取ることができ、回転方向の位置補正を不要にしてタクトタイムを短縮するとともに、組立装置の機構簡略化が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の表示パネルの組立装置の平面図
【図2】本発明の一実施の形態の表示パネルの組立装置の部品供給部の断面図
【図3】本発明の一実施の形態の表示パネルの組立装置の側面図
【図4】本発明の一実施の形態の表示パネルの組立装置の取り出し部の部分断面図
【図5】本発明の一実施の形態の表示パネルの組立装置の部品供給部の部分断面図
【図6】本発明の一実施の形態の表示パネルの組立装置によるテープ打ち抜き動作の工程説明図
【符号の説明】
1 部品供給部
2A,2B 打ち抜き部
3 部品移送部
5A,5B テープ搬送部
6 テープキャリア
7 TCP(テープキャリアパッケージ)
9 取り出しノズル
10 インデックス部
11 搭載ヘッド
20 基板位置決め部
21 XYテーブル
42 打ち抜き駆動機構
43 パンチ部材
46 モータ
58 昇降機構
59 モータ
76 駆動制御部

Claims (2)

  1. テープ状基板から打ち抜かれた電子部品を基板に実装する電子部品の実装装置であって、テープ状基板を供給するテープ供給部と、打ち抜き金型を金型駆動手段によってテープ状基板に対して相対的に移動させることによりテープ状基板から電子部品を打ち抜く打ち抜き部と、テープ状基板の打ち抜き方向の反対側面に当接することにより打ち抜かれた電子部品を受け取る取り出しノズルから成る受け取り部と、受け取り部から受け渡された電子部品を前記基板に位置合わせして搭載する搭載手段とを有し、また前記打ち抜き部は、打ち抜き孔が設けられた下型と、この下型上にあって打ち抜きに位置を合わせされた前記打ち抜き金型であるパンチ部材とを備え、前記パンチ部材による打ち抜き動作を行うために前記パンチ部材を昇降させる打ち抜き駆動機構のモータと前記受け取り部による受け取り動作を行うために前記取り出しノズルを昇降させる昇降機構のモータとを同期させることにより、電子部品を前記パンチ部材と前記取り出しノズルにより上下から挟持した状態で打ち抜いて下降して前記取り出しノズルに受け渡すように制御する制御手段を備えたことを特徴とする電子部品の実装装置。
  2. 請求項1記載の電子部品の実装装置を用いてテープ状基板から打ち抜かれた電子部品を基板に実装する電子部品の実装方法であって、打ち抜き金型を金型駆動手段によってテープ状基板に対して相対的に移動させパンチ部材によりテープ供給部によって供給されたテープ状基板から電子部品を打ち抜く打ち抜き工程と、テープ状基板の打ち抜き方向の反対側面に当接することにより打ち抜かれた電子部品を受け取り部の取り出しノズルによって受け取る受け取り工程と、受け取り部から受け渡された電子部品を前記基板に位置あわせして搭載する搭載工程とを含み、前記打ち抜き工程および受け取り工程において、前記パンチ部材による打ち抜き動作を行うための打ち抜き駆動機構のモータの回転制御と前記取り出しノズルによる受け取り動作を行うための昇降機構のモータの回転制御とを制御手段によって同期させることにより、電子部品を前記パンチ部材と前記取り出しノズルにより上下から挟持した状態で打ち抜いて下降して前記取り出しノズルに受け渡すことにより、打ち抜き時の姿勢を保持した状態の電子部品を受け取り部によって受け取ることを特徴とする電子部品の実装方法。
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