JP3825237B2 - Non-rotating device and copying device using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回り止め装置及び倣い装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、ダイシングされた半導体チップをダイ・ボンディング装置のリードフレーム上に搬送するチップマウンタ等に用いられる倣い装置がある。この倣い装置は、凹状半球面を有する基台に、凸状半球面を有する揺動体が回動可能に支持されている。そして、半導体チップの特定面に、凸状及び凹状半球面の曲率中心にある揺動体のワーク当接面(倣い面)を当接させると、揺動体が同一平面において互いに直交するX軸及びY軸を中心に回動する。この回動により、揺動体のワーク当接面が半導体チップの特定面に合わせて傾動する。これにより、揺動体のワーク当接面が半導体チップの特定面に対し平行になる。
【0003】
かかる倣い装置においては、基台と揺動体との摩擦抵抗が極めて低いため、揺動体はX軸及びY軸周りのみならず、X軸及びY軸を含む平面に対して直交するZ軸周りにも回動してしまう。この結果、倣い精度に悪影響を及ぼす。
【0004】
そこで、揺動体がZ軸周りに回動するのを阻止する防止する手段としては、一般にゴニオステージと呼ばれる装置が知られている。このゴニオステージは、複数の揺動ブロックを連設して構成されている。各揺動ブロックの界面には、水平方向において互いに直交するX軸方向及びY軸方向に延びる円弧面がそれぞれ形成されている。そして、倣いを行う際には、それぞれの円弧面に沿って各揺動ブロックが傾動するため、Z軸周りに回動しないようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の回り止め装置においては、各揺動ブロック同士を組み付けるために、それらを連結する多くの連結部材が必要となり部品点数が多い。しかも、各ブロックと支持部材とを組み付けるのに多くのネジを用いるため、組付けに手間がかかる。従って、構造が複雑化するとともに製造コストが高くなるという問題がある。
【0006】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、加工や組み付けを簡単にすることにより、製造コストの低減を図ることが可能な回り止め装置及びこれを用いた倣い装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明では、対象物の特定面に当接して同特定面と平行に倣う可動部材の回動を規制する回り止め装置において、第1の部材、第2の部材、第3の部材を備え、前記第1及び第2の部材のうちいずれか一方に、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸のうちX軸方向に沿って延びる直線状の第1溝部を設けるとともに、他方に前記第1溝部に係合する第1突部を設け、前記第1溝部と第1突部との両側面同士を当接し、それらを摺動可能に係合し、前記第2及び第3の部材のうちいずれか一方に、Y軸方向に沿って延びる直線状の第2溝部を設けるとともに、他方に前記第2溝部に対向して配置される第2突部を設け、前記第2溝部と第2突部との両側面同士を当接し、それらを摺動可能に係合したことをその要旨としている。
【0008】
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の回り止め装置において、前記第1〜第3の部材のうち、少なくとも第2の部材は、低摩擦材料から形成されていることをその要旨としている。
【0009】
請求項3に記載の発明では、請求項1又は2に記載の回り止め装置において、前記第1の部材と第2の部材との境界部、第2の部材と第3の部材との境界部には、各部材をZ軸方向に沿って離間させる方向に付勢する弾性部材がそれぞれ配置されていることを要旨とする。
【0010】
請求項4に記載の発明では、凹状半球面及び凸状半球面のうちいずれか一方を備える固定部材に、他方を備える可動部材を回動可能に設け、対象物の特定面に前記可動部材を当接させることにより、その当接面を前記対象物の特定面に対し平行となるように倣わせるようにした倣い装置であって、前記両部材との間に加圧流体を噴出することにより、前記両部材同士を非接触にし、可動部材を前記当接面に対して直交する軸線周りに回動規制するために請求項1〜3のいずれかに記載の回り止め装置を備えたことを要旨とする。
【0011】
請求項5に記載の発明では、請求項4に記載の倣い装置において、前記可動部材を対象物に当接させた状態で所定の位置に保持する位置ずれ防止手段が設けられていることを要旨とする。
【0012】
以下、本発明の「作用」について説明する。
請求項1に記載の発明によると、第1の部材及び第2の部材は、第1溝部と第1突部との係合によって組み付けられている。又、第2の部材及び第3の部材は、第2溝部と第2突部との係合によって組み付けられている。そのため、各部材を組み付けるためにそれらを連結する連結部材や多くのネジ等を用いる必要がない。従って、第1〜第3の部材の加工や組み付けが簡単になり、製造コストの低減を図ることが可能となる。
【0013】
請求項2に記載の発明によると、第1〜第3の部材のうち、少なくとも第2の部材は、低摩擦材料から形成されているため、各溝部と各突部との摺動抵抗を小さくすることができる。従って、第1〜第3の部材をスムーズに動かすことができるので、倣い精度を向上することができる。
【0014】
請求項3に記載の発明によると、第1の部材と第2の部材との境界部、及び第2の部材と第3の部材との境界部に弾性部材が配置されている。そして、この弾性部材の弾性力によって、各部材をスムーズに可動させることができる。
【0015】
請求項4に記載の発明によると、固定部材と可動部材との間に加圧流体が噴出されるため、その加圧流体のもたらす静圧が両部材の間に作用する。これにより、両部材は非接触となるため、両部材間に摺動抵抗がほとんど作用しない。よって、両部材のうちいずれかを回動させて、当接面を対象物の特定面に対して平行にすることが可能になる。このとき、前述した回り止め装置により、回動する部材は、その当接面に対して直交する軸線周りの回動が規制される。従って、極めて構成が簡単で、かつ低コストな回り止め装置を用いることにより、倣い装置においても製造コストを低減することができる。
【0016】
請求項5に記載の発明によると、位置ずれ防止手段によって、対象物に当接している可動部材を所定の位置に保持することが可能になる。そのため、可動部材が極めて小さい荷重で動作する場合であっても、それを対象物に対して倣わせた状態に確実に保持することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
以下、本発明を具体化した第1実施形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、本実施形態において、倣い装置10の上下(鉛直)方向をZ軸方向とし、このZ軸方向に対して直交し、かつ同一水平面上において互いに直交する方向をX軸方向及びY軸方向とする。
【0018】
図1,図2に示すように、基台11の下面には、固定部材としての環状多孔質材12が設けられ、その下面には凹状半球面12aが形成されている。前記環状多孔質材12の形成材料としては、例えば焼結アルミニウム、焼結銅、焼結ステンレス等の金属材料を使用することができる。その他にも、焼結三ふっ化樹脂、焼結四ふっ化樹脂、焼結ナイロン樹脂、焼結ポリアセタール樹脂等のような合成樹脂材料や、焼結カーボン、焼結セラミックスなどが使用可能である。
【0019】
基台11の一側面にはポート13が形成され、このポート13は図示しない圧力供給源に接続されている。ポート13は図示しないエア通路を介して基台11に形成された環状溝14に連通されている。この環状溝14は前記環状多孔質材12の裏面に開口されている。そして、図示しない圧力供給源から加圧流体としての加圧エアが、ポート13、エア通路及び環状溝14を介して環状多孔質材12の表面から噴出される。
【0020】
環状多孔質材12には、吸引用環状溝17が形成されている。基台11の側面には、真空引きポート18が形成され、その真空引きポート18には図示しない吸引ポンプが接続されている。この真空引きポート18は図示しないエア通路を介して吸引用環状溝17に連通されている。そして、吸引ポンプから真空引きポート18、図示しないエア通路を介してエアが吸引される。
【0021】
環状多孔質材12の凹状半球面12aには、可動部材としての揺動体20が設けられている。揺動体20の上面には、凸状半球面20aが形成され、この凸状半球面20aの曲率半径は、前記凹状半球面12aの曲率半径と同じになっている。従って、揺動体20の凸状半球面20aは、環状多孔質材12の凹状半球面12aに対して係合されている。
【0022】
揺動体20の中央部下面には、対象物としての基板Kの上面(特定面)に半導体チップを圧着するためのツール21が突設されている。なお、図1に示す符号Rは、凸状半球面20a及び凹状半球面12aの曲率半径を示し、その曲率中心はツール21の先端面(基板Kの表面)にある。従って、本実施形態では、揺動体20とツール21とから可動部材が構成され、ツール21の先端面がワーク当接面21a、いわゆる倣い面となっており、その面上に揺動体20の回転中心Cが存在している。ちなみに、揺動体20によるX軸及びY軸周りの回動可能な角度(倣い角度)は、平常時のバランス状態を0゜とすると、±0.5゜に設定されている。
【0023】
基台11の中央部には、位置ずれ防止手段としてのマグネット23がマグネットホルダ24を介してネジ25によって取り付けられている。揺動体20の中心には上下方向に沿って延びるシャフト26が複数のネジ27によって固定されている。そのシャフト26の先端部は、前記マグネット23及びマグネットホルダ24にそれぞれ形成された挿通孔23a,24aを貫通して同ホルダ24の上面から突出されている。
【0024】
マグネット23は、その磁力によって揺動体20が微妙に位置ずれするのを防止する役割を果たす。従って、極めて小さい荷重で動作する揺動体20であっても、倣わせた状態に確実に保持することが可能である。又、例えば倣い装置10の電源が突然遮断され、真空引きポート18に対するエアの吸引が停止した場合でも、マグネット23の磁力のみで揺動体20を倣わせた状態に保持することが可能になる。
【0025】
次に、本実施形態の要部について説明する。
図1〜図3に示すように、前記基台11上には回り止め装置31が設けられている。この回り止め装置31は、上下両端面が開口された固定ケーシング32を備え、この固定ケーシング32は複数のネジ33によって基台11上に取り付けられている。これにより、固定ケーシング32の下部開口部が基台11によって塞がれている。又、固定ケーシング32の上部には、下面に取付突部34aを有する支持蓋34が複数のネジ35によって取り付けられている。この支持蓋34によって固定ケーシング32の上部開口部が塞がれることにより、固定ケーシング32内には収容空間36が形成されている。
【0026】
図3,図4に示すように、固定ケーシング32の収容空間36内には、オルダム式カップリング37が設けられている。そして、前記揺動体20は、シャフト26、カップリング37を介して支持蓋34に吊り下げ支持されている。
【0027】
前記オルダム式カップリング37は、第1の部材としての下部ブロック41と、第2の部材としての中間ブロック42と、第3の部材としての上部ブロック43とから構成されている。又、各ブロック41,42,43は、その順で下側から配置され、それぞれZ軸上に連設されている。
【0028】
下部ブロック41は、その中央部下面から前記シャフト26の先端部が嵌入固定されている。下部ブロック41の上面には、その中心を通りかつX軸方向に沿って延びる直線状の第1突部41aが形成されている。
【0029】
第1突部41aと対向する箇所において中間ブロック42の下面には、その中心を通りかつX軸方向に沿って延びる直線状の第1溝部42aが形成されている。この第1溝部42a内には、前記下部ブロック41に設けられた第1突部41aが摺動可能に係合されている。第1突部41aの両側面と、第1溝部42aの両側面とは互いに接触している。そして、揺動体20がX軸周りに回動することにより、両ブロック41,42は揺動体20と一体的に回動する。
【0030】
Z軸方向において、第1突部41aの先端面と第1溝部42aの内奥面との間には、隙間S1が形成されている。本実施形態において、各隙間S1は、1〜2mmに設定されている。この隙間S1を形成したのは、下部ブロック41がZ軸方向への移動を許容できるようにするためである。要するに、揺動体20がY軸周りに回動すると、隙間S1の存在によって両ブロック41,42同士が当たらないように「逃げ」の役割を果たすためである。
【0031】
上部ブロック43は、その中央部下面に前記支持蓋34に形成された取付突部34aが嵌入固定されている。上部ブロック43の下面には、その中心を通りかつY軸方向に沿って延びる直線状の第2突部43aが形成されている。
【0032】
第2突部43aと対向する箇所において中間ブロック42の上面には、その中心を通りかつY軸方向に沿って延びる直線状の第2溝部42bが形成されている。この第2溝部42b内には、前記上部ブロック43に設けられた第2突部43aが摺動可能に係合されている。第2突部43aの両側面と、第2溝部42bの両側面とは互いに接触している。そして、揺動体20がY軸周りに回動することにより、下部ブロック41は揺動体20と一体的に回動する。
【0033】
Z軸方向において、第2突部43aの先端面と第2溝部42bの内奥面との間には、隙間S2が形成されている。本実施形態において、各隙間S2は、1〜2mmに設定されている。この隙間S2を形成したのは、中間ブロック42がZ軸方向への移動を許容できるようにするためである。要するに、揺動体20がX軸周りに回動すると、隙間S2の存在によって両ブロック42,43同士が当たらないように「逃げ」の役割を果たすためである。
【0034】
なお、下部ブロック41及び上部ブロック43は金属から形成され、中間ブロック42はカーボンを含浸した合成樹脂から形成されている。つまり、中間ブロック42は、軽量であって摩擦係数が小さい材料となっている。そのため、各ブロック41〜43が摺動する際に働く摩擦抵抗が低減されるようになっている。従って、各ブロック41〜43による極めてスムーズな動きが実現されている。
【0035】
次に、上記のように構成された倣い装置10を用いて基板Kに半導体チップを圧着するには次のように行う。
ポート13から加圧エアが供給され、環状多孔質材12の凹状半球面12a全体から揺動体20の凸状半球面20aに向けて加圧エアが噴出される。これにより、揺動体20と環状多孔質材12との界面に静圧がもたらされ、揺動体20は環状多孔質材12から離間する。それと同時に、真空引きポート18からエアが吸引され、環状溝17内は負圧になり、凹状半球面12aへの吸引力が働き、同揺動体20は環状多孔質材12に引き寄せられる。よって、環状多孔質材12から揺動体20が離れる力と、揺動体20が環状多孔質材12側に引き寄せられる力とが釣り合うことにより、揺動体20は環状多孔質材12に対して非接触な状態で回動可能に支持される。
【0036】
この状態で倣い装置10全体が下降して基板Kに接近すると、ツール21の先端面が基板Kに当接する。ここで、基板Kの上面がY軸方向に沿って傾斜していれば、その傾斜角度に追従するように、揺動体20はX軸周りに回動する。このとき、下部ブロック41及び中間ブロック42は、揺動体20と一体的にX軸周りに回動する。これは中間ブロック42と上部ブロック43との間に形成された隙間S2によって、中間ブロック42の移動が許容されているからである。以上のように、基板KがY軸方向に傾斜していても、ツール21のワーク当接面21aは基板Kの表面に対して平行に倣う。
【0037】
これに対して、基板Kの上面がX軸方向に沿って傾斜していれば、その傾斜角度に追従するように、揺動体20はY軸周りに回動する。このとき、下部ブロック41は、揺動体20と一体的にY軸周りに回動する。これは中間ブロック42と下部ブロック41との間に形成された隙間S1によって、下部ブロック41の移動が許容されているからである。以上のように、基板KがX軸方向に傾斜していても、ツール21のワーク当接面21aは基板Kの表面に対して平行に倣う。
【0038】
ツール21が基板Kに当接される際において、揺動体20及びツール21はZ軸周りに回動することがなく、ツール21のワーク当接面21aは、基板Kの表面に対し平行となるように倣う。これは、Y軸方向において、第1突部41aの両側面と、第1溝部42aの両側面とは接しており、更にX軸方向において、第2突部43aの両側面と、第2溝部42bの両側面とは互いに接しているからである。
【0039】
倣い動作が終了した後は、ポート13への加圧エアの供給が停止されて、環状多孔質材12の表面から加圧エアの噴出が停止される。これに対して、真空引きポート18からエアの真空引きは継続される。そのため、環状多孔質材12から揺動体20を離そうとする力はゼロになり、揺動体20を環状多孔質材12に引き寄せようとする力のみが働くことになる。これにより、揺動体20は環状多孔質材12側に押圧される。従って、揺動体20が回動不能に固定されるため、ツール21は倣った状態に保持される。
【0040】
この状態で、倣い装置10が上昇して基板Kから離れ、ツール21の先端面に図示しない半導体チップが取り付けられた後、倣い装置10を再び下降させる。そして、ツール21が基板Kに押し付けられ、ツール21の先端部に取り付けられた半導体チップが基板Kに圧着される。
【0041】
従って、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
(1)本実施形態の倣い装置10では、揺動体20の真上において、各ブロック41〜43がZ軸上に連設されている。中間ブロック42に形成された第1溝部42aには、下部ブロック41に形成された第1突部41aが摺動可能に係合されている。又、中間ブロック42に形成された第2溝部42bには、上部ブロック43に形成された第2突部43aが摺動可能に係合されている。よって、揺動体20がワーク当接面21aに対して直交する軸線周りに回動するのを規制するために、各ブロック41〜43の形状を単純にすることができるため、加工に手間がかからない。又、各ブロック41〜43を組み付けるのに、それらを連結する部材や多くのネジを用いる必要がないため、組付け付け作業工数を減らすことができる。従って、回り止め装置31の製造コストを低減することができ、倣い装置10全体のコストを低減するのに貢献することができる。
【0042】
(2)オルダム式カップリング37を構成する各ブロック41〜43のうち、上下両端部に位置する上下両ブロック43,41の形成材料は金属からなり、中間ブロック42の形成材料は合成樹脂からなる。従って、各ブロック41〜43同士が接している箇所に働く摺動摩擦抵抗を軽減することができ、各ブロック41〜43をスムーズに動かすことができる。この結果、高精度な倣いを行うことができる。しかも、摩擦抵抗を軽減するのに、油等の潤滑剤を使用していないので、衛生的な箇所での使用が可能になる。
【0043】
(3)中間ブロック42の形成材料にはカーボンが含浸されている。そのため、各ブロック41〜43の接触面の耐摩耗性を向上することができる。従って、各ブロック41〜43の耐久性を高くすることができ、メンテナンスフリーにすることができる。
【0044】
(4) 基台11の中央部には、揺動体20に取り付けられたシャフト26を引きつけるためのマグネット23が設けられている。そのため、マグネット23による磁力と、吸引用環状溝17で発生するエアの吸引力とによって、揺動体20が微妙に位置ずれするのを防止できる。従って、極めて小さい荷重で動作する揺動体20であっても、倣わせた状態に確実に保持することができる。又、倣い装置10の電源が突然遮断され、真空引きポート18からのエアの吸引が停止した場合でも、マグネット23の磁力のみで揺動体20を倣わせた状態に保持することができる。
【0045】
(5) 環状多孔質材12は基台11の下面全体を占めている。これにより、揺動体20の凸状半球面20a全体を環状多孔質材12にてカバーできるので、加圧エアを凸状半球面20a全体に当てることができる。従って、より大きい荷重で基板Kの上面に揺動体20の先端面を当接させても、揺動体20を滑らかに揺動させることができるので、高精度な倣い動作を実現することができる。
【0046】
(6) 環状多孔質材12には吸引用環状溝17が形成されている。ツール21を倣わせたり、揺動体20を吸着する際に、揺動体20の凸状半球面20aが吸引用環状溝17の開口部付近に当っても、金属製の揺動体20は合成樹脂製の吸引用環状溝17よりも明らかに硬質であるので、凸状半球面20aの損傷を防止できる。
【0047】
(7)吸引用環状溝17は環状多孔質材12の外周縁に沿って設けられている。そのため、内周縁にある場合と比較して吸着面積を大きくすることができ、揺動体20の吸着力を向上することができる。それとともに、揺動体20の凸状半球面20aの外縁部が吸引されるため、揺動体20を安定した状態で吸着保持することができる。
【0048】
(第2実施形態)
次に、この発明の第2の実施形態を、前記第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【0049】
さて、この第2の実施形態では、図6,図7,図9,図10に示すように、揺動体20の下面には、直方体状をなす第1の部材としての支持部材51がネジ52によって取付固定されている。支持部材51は、揺動体20の中心を通りかつX軸方向に沿って延設されている。本実施形態では、この支持部材51の先端部が第1突部51aとなっており、その第1突部51aは揺動体20の下端周縁よりも外方に突出されている。
【0050】
揺動体20の下部周縁は切り欠かれており、その切欠き部分20bには第2の部材としてのリング状部材53が設けられている。このリング状部材53には、揺動体20の中心を通りかつX軸方向に沿って延びる第1溝部53aが形成されている。この第1溝部53a内には、前記支持部材51の先端部にある第1突部51aが摺動可能に係合されている。第1突部51aの両側面と、第1溝部53aの両側面とは互いに接触している。そして、揺動体20がX軸周りに回動することにより、両部材51,53は揺動体20と一体的に回動する。
【0051】
Z軸方向において、第1突部51aと第1溝部53aとの間には、隙間S1が形成されている。又、揺動体20とリング状部材53との間には隙間S3が形成されている。この隙間S1,S3は、揺動体20がY軸周りに回動すると、隙間S1,S3の存在によって、両部材51,53同士及び部材20,53同士がそれぞれ当たらないように「逃げ」の役割を果たすためである。特に、本実施形態では第1突部51aと第1溝部53aとが対向する面には、バネ収容穴54が形成され、その内部には第1圧縮バネ55が収容されている。この第1圧縮バネ55の存在により隙間S1,S3が適度な間隔に保持される。なお、第1圧縮バネ55のバネ定数は、1〜10gf/mmの範囲に設定されている。
【0052】
図6,図7,図8,図10に示すように、基台11の両側部には第3の部材としてのL状支持部材60がネジ61によって取付固定されている。L状支持部材60の先端部は、揺動体20の中心を通りかつY軸方向に沿って延設されている。本実施形態では、このL状支持部材60の先端部が第2突部60aとなっており、その第2突部60aは揺動体20の切欠き部分20bに配置されている。
【0053】
前記リング状部材53には、揺動体20の中心を通りかつY軸方向に沿って延びる第2溝部53bが形成されている。この第2溝部53b内には、前記L状支持部材60の先端部にある第2突部60aが摺動可能に係合されている。第2突部60aの両側面と、第2溝部53bの両側面とは互いに接触している。そして、揺動体20がY軸周りに回動することにより、支持部材51が揺動体20と一体的に回動する。
【0054】
Z軸方向において、第2突部60aと第2溝部53bとの間には、隙間S2が形成されている。この隙間は、揺動体20がX軸周りに回動すると、隙間S2の存在によって両部材53,60同士が当たらないように「逃げ」の役割を果たすためである。特に、本実施形態では第2突部60aと第2溝部53bとが対向する面には、バネ収容穴62が形成され、その内部には第2圧縮バネ63が収容されている。この第2圧縮バネ63の存在により前記隙間S2が適度な間隔に保持される。要するに、リング状部材53は両圧縮バネ55,63を介して支持部材51及びL状支持部材60に支持されている。なお、第2圧縮バネ63のバネ定数は、前記第1圧縮バネ55と同じ1〜10gf/mmの範囲に設定されている。
【0055】
なお、支持部材51及びL状支持部材60は金属から形成され、リング状部材53はカーボンを含浸した合成樹脂から形成されている。つまり、リング状部材53は、軽量であって摩擦係数が小さい材料となっている。そのため、各部材51,53,60が相対移動する際に働く摩擦抵抗が低減されるようになっている。
【0056】
次に、第2実施形態における倣い装置10の作用について説明する。
第1実施形態で既に説明したように、揺動体20は環状多孔質材12に対して非接触な状態で回動可能に支持された状態で、倣い装置10全体が下降して基板Kに接近すると、ツール21の先端面が基板Kに当接する。ここで、基板Kの上面がY軸方向に沿って傾斜していれば、その傾斜角度に追従するように、揺動体20はX軸周りに回動する。
【0057】
このとき、支持部材51及びリング状部材53は、揺動体20と一体的にX軸周りに回動する。これはリング状部材53とL状支持部材60との間に形成された隙間S2によって、リング状部材53の移動が許容されているからである。以上のように、基板KがY軸方向に傾斜していても、ツール21のワーク当接面21aは基板Kの表面に対して平行に倣う。
【0058】
これに対して、基板Kの上面がX軸方向に沿って傾斜していれば、その傾斜角度に追従するように、揺動体20はY軸周りに回動する。このとき、支持部材51は、揺動体20と一体的にY軸周りに回動する。これはリング状部材53と支持部材51との間に形成された隙間S1、及びリング状部材53と揺動体20との間に形成された隙間S3によって、支持部材51と揺動体20の移動が許容されているからである。以上のように、基板KがX軸方向に傾斜していても、ツール21のワーク当接面21aは基板Kの表面に対して平行に倣う。
【0059】
ツール21が基板Kに当接される際において、揺動体20及びツール21はZ軸周りに回動することがなく、ツール21のワーク当接面21aは、基板Kの表面に対し平行となるように倣う。これは、Y軸方向において、第1突部51aの両側面と、第1溝部53aの両側面とが接しており、更にX軸方向において、第2突部60aの両側面と、第2溝部53bの両側面とが互いに接しているからである。
【0060】
倣い動作が終了した後は、第1実施形態で説明した動作でもって、ツール21は倣った状態に保持される。そして、ツール21が基板Kに押し付けられ、ツール21の先端部に取り付けられた半導体チップが基板Kに圧着される。
【0061】
従って、この第2実施形態においても、前述した第1実施形態とほぼ同様の効果を発揮させることができる。
(1)特に、この第2実施形態においては、リング状部材53の直径を第1実施形態に示すブロック41〜43に比べ大きくすることができる。そのため、各部材51,53,60を同じ寸法交差で加工しても、Z軸周りのがたつきを少なくすることができる。従って、高い倣い精度を維持しつつ、各部材51,53,60等の加工精度を下げることができ、製造を容易にできる。
【0062】
(2)揺動体20の外周に沿ってリング状部材53が配置され、そのリング状部材53が支持部材51とL状支持部材60とによって支持されている。そのため、前記第1実施形態で示す固定ケーシング32を省略することができるので、倣い装置10の上下方向の長さを短くすることができ、更なる小型化を図ることができる。又、揺動体20に形成された切欠き部分20bにリング状部材53が配置されているため、そのリング状部材53は、揺動体20が投影される範囲の内側に位置させることができる。よって、水平方向において倣い装置10が大型化するのを防止できる。
【0063】
(3)リング状部材53は、それぞれの圧縮バネ55,63を介して支持部材51及びL状支持部材60に支持されている。そのため、ツール21が基板Kに当接するときの僅かな当接圧で各部材51,53,60を可動させることができる。従って、揺動体20の倣い精度を高めることができる。
【0064】
(4)第1圧縮バネ55の弾性力によって、第1突部51aと第1溝部53aとの間に形成される隙間S1を確実に確保することができる。又、第2圧縮バネ63の弾性力によって、第2突部60aと第2溝部53bとの間に形成される隙間S2を確実に確保することができる。従って、各部材51,53,60をZ軸方向に沿ってスムーズに動かすことができる。
【0065】
(5)隙間S1,S2を形成するのに、例えば各溝部53a,53bに多孔質材を設け、エアを吹き付ける方法に比べて、エアの配管等の必要がないため構造を簡単にすることができる。よって、倣い装置10の製造コストが高くなるのを抑えることができる。加えて、隙間S1,S2を形成するのに、エアを使用していないので、耳障りなエアの供給音を発することがないので、作業環境の向上を図ることができる。
【0066】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 前記第1及び第2実施形態では、揺動体20に凸状半球面20aが形成され、環状多孔質材12に凹状半球面12aが形成されている。これ以外にも、凸状半球面20aと凹状半球面12aとの関係を逆にしてもよい。すなわち、揺動体20に凹状半球面を形成し、環状多孔質材12に凸状半球面を形成し、揺動体20と環状多孔質材12とを係合してもよい。
【0067】
・ 第1実施形態の別例として、各ブロック41〜43の間に圧縮バネを介在し、各ブロック41〜43の間に隙間S1,S2を形成してもよい。
・ 第1実施形態の別例として、各ブロック41〜43に形成された突部41a,42aと溝部42a,42bの凹凸の関係を逆にしてもよい。すなわち、下部ブロック41の上面に第1溝部を形成し、中間ブロック42の下面に第1突部を形成する。又、上部ブロック43の下面に第2溝部を形成し、中間ブロック42の上面に第2突部を形成する。
【0068】
・ 第1実施形態の別例として、下部ブロック41及び上部ブロック43をカーボンを含む合成樹脂材料から形成し、中間ブロック42を金属から形成してもよい。或いは、全てのブロック41〜43を合成樹脂材料から形成してもよい。これらの構成にすれば、回り止め装置31の軽量化にいっそう貢献することができる。又は、全てのブロック41〜43を金属から形成し、各突部41a,43a及び各溝部42a,42bに表面処理を施してもよい。これらの構成にすれば、回り止め装置31の剛性を高めることができる。
【0069】
・ 第1実施形態の別例として、各ブロック41〜43に形成された、突部と溝部の延設する方向関係を逆にしてもよい。第1突部41aと第1溝部42aとをY軸方向に沿って延設し、それらと直交するように、第2突部43aと第2溝部42bとをX軸方向に沿って延設してもよい。
【0070】
・ 第2実施形態の別例として、支持部材51及びL状支持部材60をカーボンを含む合成樹脂材料から形成し、リング状部材53を金属から形成してもよい。或いは、全ての部材51,53,60を合成樹脂材料から形成してもよい。これらの構成にすれば、回り止め装置の軽量化にいっそう貢献することができる。又は、全ての部材51,63,60を金属から形成し、各突部51a,60a及び各溝部53a,53bに表面処理を施してもよい。これらの構成にすれば、回り止め装置31の剛性を高めることができる。
【0071】
・第1及び第2実施形態において、揺動体20を強固に回動不能にするために、揺動体20を倣わせた後に加圧用ポート13からもエアの真空引きを行ってもよい。
【0072】
・ 第2実施形態の別例として、リング状部材53の下面の一部を切り欠いて各溝部53a,53bを形成するのではなく、上面を切り欠いて各溝部53a,53bを形成してもよい。或いは、両溝部53a,53bのうち、いずれか一方をリング状部材53の下面を切り欠いて形成し、他方を上面を切り欠いて形成してもよい。
【0073】
・ 第2実施形態の別例として、各部材51,53,60に形成された、突部と溝部の延設する方向関係を逆にしてもよい。第1突部51aと第1溝部53aとをY軸方向に沿って延設し、それらと直交するように、第2突部60aと第2溝部53bとをX軸方向に沿って延設してもよい。
【0074】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
(1) 請求項1〜3のいずれかにおいて、前記第1の部材、第2の部材及び第3の部材は、その順にZ軸上に連設されていることを特徴とする回り止め装置。この構成にすれば、回り止め装置の組付けを簡単に行うことができる。
【0075】
(2) 請求項1又は2において、前記低摩擦材料は、カーボンが含浸された合成樹脂材料であることを特徴とする。この構成にすれば、各部材間に働く摩擦力を低減することができるので、第1〜第3の部材をスムーズに相対移動させることができる。
【0076】
(3) 請求項3において、前記第2の部材は、リング状に形成されるとともに可動部材の外周縁に沿って配置され、同第2の部材は、前記可動部材に取り付けられた第1の部材と、前記固定部材を支持する基台に取り付けられた第3の部材とによって支持されている。この構成にすれば、倣い装置を小型化することができる。
【0077】
(4) 凹状半球面及び凸状半球面のうちいずれか一方を備える固定部材に、他方を備える可動部材を回動可能に設け、対象物の特定面に前記可動部材を当接させることにより、その当接面を前記対象物の特定面に対し平行となるように倣わせるようにした倣い装置であって、前記両部材との間に加圧流体を噴出することにより、前記両部材同士を非接触にし、可動部材を前記当接面に対して直交する軸線周りに回動規制するための回り止め装置を備え、その回り止め装置を、固定ケーシングと、ケーシング内に設けられたオルダム式カップリングとを含んで構成し、前記可動部材をオルダム式カップリングを介して前記固定ケーシングに連結したことを特徴とする倣い装置。
【0078】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、加工や組み付けを簡単にすることができるので、製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態における倣い装置の正面図。
【図2】倣い装置の平面図。
【図3】図2の3−3断面図。
【図4】要部分解斜視図。
【図5】第2実施形態における倣い装置の正面図。
【図6】倣い装置の側面図。
【図7】倣い装置の底面図。
【図8】図6の8−8断面図。
【図9】図5の9−9断面図。
【図10】要部分解斜視図。
【符号の説明】
11…基台、12…環状多孔質材(固定部材)、12a…凹状半球面、20…揺動体(可動部材)、20a…凸状半球面、21…ツール(可動部材)、23…マグネット(位置ずれ防止手段)、31…回り止め装置、41…下部ブロック(第1の部材)、41a…第1突部、42…中間ブロック(第2の部材)、42a…第1溝部、42b…第2溝部、43…上部ブロック(第3の部材)、43a…第2突部、51…支持部材(第1の部材)、51a…第1突部、53…リング状部材(第2の部材)、53a…第1溝部、
60…L状支持部材(第3の部材)、60a…第2突部、K…基板(対象物)。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a detent device and a copying device.
[0002]
[Prior art]
For example, there is a copying apparatus used for a chip mounter that transports a diced semiconductor chip onto a lead frame of a die bonding apparatus. In this copying apparatus, a swinging body having a convex hemispherical surface is rotatably supported on a base having a concave hemispherical surface. Then, when the workpiece contact surface (copying surface) of the oscillating body at the center of curvature of the convex and concave hemispherical surfaces is brought into contact with the specific surface of the semiconductor chip, the oscillating bodies are orthogonal to each other in the same plane. Rotate around an axis. By this rotation, the workpiece contact surface of the oscillator is tilted in accordance with the specific surface of the semiconductor chip. Thereby, the work contact surface of the oscillator becomes parallel to the specific surface of the semiconductor chip.
[0003]
In such a copying apparatus, since the frictional resistance between the base and the rocking body is extremely low, the rocking body is not only around the X axis and the Y axis, but around the Z axis perpendicular to the plane including the X axis and the Y axis. Will also rotate. As a result, the copying accuracy is adversely affected.
[0004]
Therefore, as a means for preventing the oscillating body from rotating around the Z axis, an apparatus called a gonio stage is generally known. The gonio stage is configured by connecting a plurality of swing blocks. Arc surfaces extending in the X-axis direction and the Y-axis direction perpendicular to each other in the horizontal direction are formed at the interfaces of the swing blocks. When copying, each rocking block tilts along each arc surface, so that it does not rotate around the Z axis.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional anti-rotation device, in order to assemble the swing blocks, many connecting members for connecting them are required, and the number of parts is large. In addition, since many screws are used to assemble each block and the support member, it takes time to assemble. Therefore, there is a problem that the structure becomes complicated and the manufacturing cost increases.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an anti-rotation device capable of reducing the manufacturing cost by simplifying processing and assembly and a copying device using the same. It is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the anti-rotation device according to the first aspect, at least the second member of the first to third members is formed of a low friction material. It is said.
[0009]
In invention of
[0010]
In a fourth aspect of the present invention, a fixed member having one of a concave hemispherical surface and a convex hemispherical surface is rotatably provided with a movable member having the other, and the movable member is provided on a specific surface of an object. A copying apparatus configured to cause the contact surface to be parallel to a specific surface of the object by contacting, and ejecting pressurized fluid between the two members Accordingly, the anti-rotation device according to any one of
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, in the copying apparatus according to the fourth aspect, there is provided a misalignment preventing means for holding the movable member in a predetermined position in a state where the movable member is in contact with the object. And
[0012]
The “action” of the present invention will be described below.
According to the first aspect of the present invention, the first member and the second member are assembled by engagement between the first groove and the first protrusion. Moreover, the 2nd member and the 3rd member are assembled | attached by engagement with the 2nd groove part and the 2nd protrusion. Therefore, there is no need to use a connecting member, many screws, or the like for connecting the members in order to assemble them. Therefore, the processing and assembly of the first to third members are simplified, and the manufacturing cost can be reduced.
[0013]
According to the second aspect of the present invention, since at least the second member of the first to third members is formed of a low friction material, the sliding resistance between each groove and each projection is reduced. can do. Accordingly, since the first to third members can be moved smoothly, the copying accuracy can be improved.
[0014]
According to the third aspect of the present invention, the elastic member is disposed at the boundary between the first member and the second member and at the boundary between the second member and the third member. And each member can be smoothly moved with the elastic force of this elastic member.
[0015]
According to the invention described in claim 4, since the pressurized fluid is ejected between the fixed member and the movable member, the static pressure caused by the pressurized fluid acts between the two members. Thereby, since both members become non-contact, sliding resistance hardly acts between both members. Therefore, it becomes possible to rotate either one of the two members so that the contact surface is parallel to the specific surface of the object. At this time, the rotation preventing device described above restricts the rotation of the rotating member around the axis perpendicular to the contact surface. Therefore, the manufacturing cost can be reduced even in the copying apparatus by using a rotation prevention device that is extremely simple in structure and low in cost.
[0016]
According to the fifth aspect of the invention, the movable member that is in contact with the object can be held at a predetermined position by the misalignment prevention means. Therefore, even when the movable member operates with a very small load, it can be reliably held in a state in which the movable member is made to follow the object.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment embodying the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, the vertical (vertical) direction of the copying
[0018]
As shown in FIGS. 1 and 2, an annular
[0019]
A
[0020]
An annular groove for
[0021]
A rocking
[0022]
A
[0023]
At the center of the
[0024]
The magnet 23 plays a role of preventing the
[0025]
Next, the main part of this embodiment will be described.
As shown in FIGS. 1 to 3, a
[0026]
As shown in FIGS. 3 and 4, an
[0027]
The
[0028]
In the
[0029]
A linear
[0030]
In the Z-axis direction, a gap S1 is formed between the front end surface of the
[0031]
The
[0032]
On the upper surface of the
[0033]
In the Z-axis direction, a gap S2 is formed between the distal end surface of the
[0034]
The
[0035]
Next, the semiconductor chip is pressure-bonded to the substrate K using the copying
Pressurized air is supplied from the
[0036]
When the
[0037]
On the other hand, if the upper surface of the substrate K is inclined along the X-axis direction, the
[0038]
When the
[0039]
After the copying operation is completed, the supply of pressurized air to the
[0040]
In this state, the copying
[0041]
Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the copying
[0042]
(2) Of the
[0043]
(3) The forming material of the
[0044]
(4) A magnet 23 for attracting the
[0045]
(5) The annular
[0046]
(6) An
[0047]
(7) The suction
[0048]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with a focus on differences from the first embodiment.
[0049]
In the second embodiment, as shown in FIGS. 6, 7, 9, and 10, a
[0050]
The lower peripheral edge of the rocking
[0051]
In the Z-axis direction, a gap S1 is formed between the
[0052]
As shown in FIGS. 6, 7, 8, and 10, L-shaped
[0053]
The ring-shaped
[0054]
In the Z-axis direction, a gap S2 is formed between the
[0055]
The
[0056]
Next, the operation of the copying
As already described in the first embodiment, the
[0057]
At this time, the
[0058]
On the other hand, if the upper surface of the substrate K is inclined along the X-axis direction, the
[0059]
When the
[0060]
After the copying operation is finished, the
[0061]
Therefore, also in the second embodiment, substantially the same effect as that of the first embodiment described above can be exhibited.
(1) In particular, in the second embodiment, the diameter of the ring-shaped
[0062]
(2) A ring-shaped
[0063]
(3) The ring-shaped
[0064]
(4) With the elastic force of the
[0065]
(5) In order to form the gaps S1 and S2, for example, a porous material is provided in each of the
[0066]
In addition, you may change embodiment of this invention as follows.
In the first and second embodiments, the
[0067]
As another example of the first embodiment, a compression spring may be interposed between the
-As another example of 1st Embodiment, you may reverse the relationship of the unevenness | corrugation of
[0068]
As another example of the first embodiment, the
[0069]
-As another example of 1st Embodiment, you may reverse the directional relationship which the protrusion and groove part formed in each block 41-43 extend. The
[0070]
As another example of the second embodiment, the
[0071]
-In 1st and 2nd embodiment, in order to make the rocking | swiveling
[0072]
As another example of the second embodiment, instead of forming a part of the lower surface of the ring-shaped
[0073]
-As another example of 2nd Embodiment, you may reverse the directional relationship which the protrusion part and groove part formed in each
[0074]
Next, in addition to the technical ideas described in the claims, the technical ideas grasped by the embodiment described above are listed below.
(1) The anti-rotation device according to any one of
[0075]
(2) In
[0076]
(3) In
[0077]
(4) By providing a movable member provided with the other to a fixed member provided with either one of a concave hemisphere and a convex hemisphere, and bringing the movable member into contact with a specific surface of an object, A copying apparatus in which the abutting surface is made to be parallel to a specific surface of the object, and by ejecting pressurized fluid between the two members, Is provided with a non-contact and a rotation preventing device for restricting the rotation of the movable member about an axis orthogonal to the contact surface, and the rotation preventing device includes a fixed casing and an Oldham type provided in the casing. A copying apparatus comprising: a coupling, wherein the movable member is connected to the fixed casing via an Oldham coupling.
[0078]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, since processing and assembly can be simplified, it is possible to reduce the manufacturing cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a copying apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a plan view of the copying apparatus.
3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 in FIG.
FIG. 4 is an exploded perspective view of a main part.
FIG. 5 is a front view of a copying apparatus according to a second embodiment.
FIG. 6 is a side view of the copying apparatus.
FIG. 7 is a bottom view of the copying apparatus.
8 is a cross-sectional view taken along 8-8 in FIG. 6;
9 is a cross-sectional view taken along line 9-9 in FIG.
FIG. 10 is an exploded perspective view of main parts.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
60 ... L-shaped support member (third member), 60a ... second protrusion, K ... substrate (object).
Claims (5)
第1の部材、第2の部材、第3の部材を備え、
前記第1及び第2の部材のうちいずれか一方に、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸のうちX軸方向に沿って延びる直線状の第1溝部を設けるとともに、他方に前記第1溝部に係合する第1突部を設け、前記第1溝部と第1突部との両側面同士を当接し、それらを摺動可能に係合し、
前記第2及び第3の部材のうちいずれか一方に、Y軸方向に沿って延びる直線状の第2溝部を設けるとともに、他方に前記第2溝部に対向して配置される第2突部を設け、前記第2溝部と第2突部との両側面同士を当接し、それらを摺動可能に係合したことを特徴とする回り止め装置。In the anti-rotation device that restricts the rotation of the movable member that contacts the specific surface of the object and follows the specific surface in parallel,
A first member, a second member, a third member;
One of the first and second members is provided with a linear first groove extending along the X-axis direction among the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis orthogonal to each other, and the other is provided with the first Providing a first protrusion to be engaged with the groove, abutting both side surfaces of the first groove and the first protrusion, and slidably engaging them;
One of the second and third members is provided with a linear second groove extending along the Y-axis direction, and a second protrusion disposed opposite to the second groove is provided on the other. An anti-rotation device characterized in that both side surfaces of the second groove portion and the second protrusion are brought into contact with each other and slidably engaged with each other.
前記両部材との間に加圧流体を噴出することにより、前記両部材同士を非接触にし、可動部材を前記当接面に対して直交する軸線周りに回動規制するために請求項1〜3のいずれかに記載の回り止め装置を備えたことを特徴とする倣い装置。A fixed member having one of a concave hemispherical surface and a convex hemispherical surface is rotatably provided with a movable member having the other, and the movable member is brought into contact with a specific surface of the object, thereby contacting the fixed member. A copying apparatus configured to cause a surface to be parallel to a specific surface of the object,
The first and second members are brought into non-contact with each other by ejecting a pressurized fluid between the two members, and the movable member is restricted from rotating around an axis perpendicular to the contact surface. A copying apparatus comprising the anti-rotation device according to claim 3.
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