JP4262162B2 - 電子部品の実装装置 - Google Patents

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この発明は基板の縁部上面に電子部品を実装する電子部品の実装装置に関する。
たとえば、液晶セルには接着材料としての異方性導電部材を介して電子部品であるTCP(Tape Carrier Package)が圧着される。上記液晶セルは、ガラス製の2枚の基板をシール剤を介して所定の間隔で接着し、これらの基板間に液晶を封入するとともに、各基板外面にそれぞれ偏光板を貼着して構成される。そして、上記構成の液晶セルには、一方の基板の縁部の他方の基板の縁部から外方へ突出した縁部上面(貼り合されたときの内面)に、その縁部の長手方向に沿ってテープ状の上記異方性導電部材を圧着し、この異方性導電部材を介して上記TCPを実装するようにしている。
上記基板の縁部上面にTCPを圧着する場合、基板に形成されたセル側リードに対して上記TCPに形成されたアウタリードを精密に位置合わせしなければならない。最近ではたとえばリードの幅寸法が20μm、隣り合うアウタリードの間隔が50μm程度と配線パターンが高密度化してきており、したがって基板に対してTCPを上記セル側リードのピッチ方向に精密に位置決めしなければ、互いのリードを電気的に確実に接続できなくなるということがある。
上記電子部品を上記基板に実装するための実装装置は、周知のようにベース上にX方向に駆動されるX可動体と、このX可動体に設けられY方向に駆動されるY可動体とを有し、このY可動体の上面には上記基板が周縁部を突出させて保持される。
一方、上記ベース上には、上記X方向に沿って受け部材が配置されている。この受け部材の上端部には受け部が形成されている。この受け部の上方には実装ツールが上下駆動可能に設けられている。この実装ツールの下端面には受け渡しツールなどによって受け渡された電子部品が吸着保持される。
そして、上記基板の縁部下面を上記受け部の上面に支持した状態で、電子部品を吸着保持した上記実装ツールを下降させることで、上記基板の縁部上面に上記電子部品を実装するようにしている。
Y可動体に保持された上記基板の上記受け部材に対向する一側縁に形成されたセル側リードは、上記X方向に沿って所定のピッチで設けられている。そのため、TCPを実装するには、上記基板を上記受け部材の受け部に対してX方向に高精度に位置決めすることが要求される。
上記基板のX方向の位置決めは、上記X可動体をX方向に駆動して行なわれる。上記X可動体のX方向の駆動は、通常、X可動体のX方向と交差するY方向の両端部の下面がXリニアガイドによってX方向に移動可能に支持されている。リニアガイドは、周知のように上記ベースに設けられたガイド部材と、上記X可動体に設けられ上記ガイド部材にスライド可能に係合支持されたスライド部材とから構成されている。
上記X可動体の下面のY方向の中途部にはめねじ体が設けられている。このめねじ体には、軸線をX方向に沿わせて回転可能に支持されたX駆動ねじが螺合している。このX駆動ねじはX駆動源によって回転駆動される。それによって、上記X可動体はX方向に沿って駆動されるから、たとえば上記X駆動源の回転数を検出し、その検出を上記X駆動源にフィードバックしてその駆動を制御すれば、上記X可動体をX方向に位置決めすることが可能となる。
ところで、上述したように上記X可動体はX方向と交差するY方向の両端部の下面がリニアガイドによって支持されている。リニアガイドのガイド部材とスライド部材とは、機械的に摺動する案内構造であるから、これらのガイド部材とスライド部材との間にはガタが生じることが避けられない。
X可動体に設けられた一対のリニアガイドにそれぞれガタがあると、このX可動体をX方向に駆動したときに、このX可動体は上記X駆動ねじのX方向に沿う軸線を中心にしてX方向に回転する。
そのため、X可動体のX方向の位置決めを、たとえば上述したようにX駆動源の回転数によって制御するようにした場合、一対のリニアガイドのガタによって生じるX可動体のX方向の回転によって上記基板のX方向に沿う位置決め精度が低下するということがあった。
この発明は、基板に回転が生じても、その基板のX方向に沿う位置決めを精度よく行なうことができるようにした電子部品の実装装置を提供することにある。
この発明は、基板の縁部上面に電子部品を実装する実装装置であって、
上記基板を保持する保持手段と、
この保持手段を水平面に沿うX方向とY方向とに駆動する駆動手段と、
上記保持手段が駆動されるX方向とY方向とのうちの一方の方向と平行に配置され上端部に上記基板の縁部下面を支持する受け部が設けられた受け部材と、
上記基板の上記受け部材の受け部に支持される縁部の上面に上記電子部品を実装する実装ツールと、
この実装ツールによって上記電子部品を実装する前に、上記保持手段の上記受け部材側に位置する部位の上記一方の方向に沿う位置を検出する検出手段と、
この検出手段の検出に基いて上記駆動手段の駆動を制御して上記基板の上記一方の方向に沿う位置決めをしてこの基板の縁部下面を上記受け部材の受け部に支持させる制御手段
を具備し、
上記保持手段は、上記一方の方向に駆動されるX可動体と、このX可動体に設けられY方向に駆動されるとともに上面に上記基板を保持するY可動体とを有し、
上記検出手段は、上記X可動体の上記受け部材と対向する側面に設けられたスケールヘッドと、このスケールヘッドに対向する部位に上記X方向に沿って設けられたリニアスケールとを有することを特徴とする電子部品の実装装置にある。
上記リニアスケールは、上記受け部材と上記保持手段との間に設けられた取り付け部材の上記ケールヘッドに対向する側面に設けられていることが好ましい。
上記リニアスケールは、上記受け部材の上記スケールヘッドに対向する側面に設けられていることが好ましい。
上記駆動手段は、上記X可動体をX方向に駆動するX駆動機構と、上記Y可動体をY方向に駆動するY駆動機構とを具備し、
上記X駆動機構は、軸線をX方向に平行にして配置されX駆動源によって回転駆動されるX送りねじと、上記X可動体に設けられ上記X送りねじが螺合するめねじ体とを有し、
上記検出手段は、上記X送りねじの軸線よりも上記受け部材側に設けられていることが好ましい。
この発明によれば、基板を保持した保持手段によって基板のX方向の位置決めをする際、上記保持手段の基板の縁部下面を支持する受け部材側に位置する部位のX方向の位置を検出するようにしたから、上記保持手段がX方向に駆動されることで、回転による位置ずれが生じても、基板の電子部品が実装される縁部を上記受け部材に対して回転によるずれが少なくなるよう位置決めすることが可能となる。
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1乃至図5はこの発明の第1の実施の形態を示し、図1と図2に示すこの発明の実装装置はベース1を備えている。このベース1には保持手段2が設けられている。この保持手段2は平面形状が矩形状のX可動体3を有する。このX可動体3は一対のリニアガイド4によって上記ベース1上に矢印で示すX方向に移動可能に支持されている。上記リニアガイド4は、上記ベース1上にY方向に所定の間隔で離間してX方向に沿って設けられた一対のガイド部材5と、上記X可動体3の下面にY方向沿って離間して設けられ上記ガイド部材5にスライド可能に係合支持された一対のスライド部材6とによって形成されている。
上記X可動体3の下面で、一対のスライド部材6の間の部分にはめねじ体7が設けられている。このめねじ体7にはX駆動ねじ8が螺合している。このX駆動ねじ8は、軸線をX可動体3の移動方向である、X方向に沿わせて配置され、両端部が上記ベース1に設けられた一対の軸受部材9によって回転可能に支持されている。
図2に示すように、X駆動ねじ8の一端部には、このX駆動ねじ8を回転駆動するX駆動源11が連結されている。X駆動ねじ8が回転駆動されれば、上記X可動体3がX方向に沿って駆動されることになる。
上記X可動体3の上面にはY可動体12がX方向と直交するY方向に沿って移動可能に設けられている。詳細は図示しないが、Y可動体12は、上記X可動体3と同様、下面にめねじ体が設けられ、このめねじ体にはY駆動ねじが螺合されている。このY駆動ねじは上記X可動体3に回転可能に支持され、その一端部には上記X可動体3のY方向に沿う一端面に設けられたY駆動源13が連結されている。このY駆動源13によって上記Y駆動ねじを回転駆動すれば、上記Y可動体12をY方向に駆動することができるようになっている。
上記Y可動体12の上面には液晶セル15が供給される。この液晶セル15は図4に示すように第1の基板16aと、この第1の基板16aよりも小さな第2の基板16bとが貼り合わされ、これらの間に液晶が封入されている。各基板16a,16bの外面には偏光板16c(図5に2枚の偏光板16cを示す)が貼着されている。
第1の基板16aの第2の基板16bよりも外方に突出した周縁部の上面にはテープ状の異方性導電部材17が貼着されている。上記第1の基板16aの周縁部には上記異方性導電部材17を介して電子部品としてのTCP18が後述するように実装される。
なお、第1の基板16aの上面にTCP18を実装する際、この第1の基板16aに形成されたセル側リード19aに対し、上記TCP18に形成されたアウタリード19bが後述するように精密に位置合わせされる。
上記ベース1のY方向に沿う一端部には、受け部材21がX方向に沿って配設されている。すなわち、受け部材21は、上記X可動体3の上記Y駆動源13が設けられたY方向に沿う一端面と対向する他端面に対し、X方向に沿って平行に配置されている。
上記受け部材21は基部22を有する。この基部22の長手方向の両端部には上面に開放した収容部23が形成されている。一対の収容部23にはシリンダ24が軸線を垂直にして収容されている。各シリンダ24の駆動軸25は、基部22とほぼ同じ長さ寸法の可動部26の長手方向両端部の下面に連結されている。上記可動部26は断面形状がほぼL字状に形成されていて、その一端部は上記液晶セル15の第1の基板16aの縁部下面を受ける受け部27に形成されている。
図1に示すように、上記シリンダ24の駆動軸25が没入した状態では、上記可動部26が下面を上記基部22の上面に接触させており、上記駆動軸25が突出方向に駆動されると、上記可動部26が所定の高さで上昇する。このとき、可動部材26に設けられた受け部27の上面は、上記Y可動体12の上面に保持された液晶セル15の第1の基板16aの下面に接触するほぼ同じ高さに位置決めされる。つまり、受け部27は、第1の基板16aの縁部下面を支持することになる。
上記受け部材21の上方には実装ツール31が配設されている。この実装ツール31はZ駆動源32によってZ方向、つまり上下方向に駆動されるようになっている。実装ツール31は下降したときに上記受け部27に当接する吸着部33を有する断面L字状をなしている。この吸着部33には上記TCP18が図示しない受け渡し手段によって供給され、その一端部が吸着保持される。
なお、上記受け部材21の上方には、複数の実装ツール31(1つのみ図示)がX方向に所定間隔で配置されている。これら複数の実装ツール31によって液晶セル15に複数のTCP18が同時に実装されるようになっている。
なお、実装ツール31は1つであってもよく、その場合は複数のTCP18を液晶セル15に1つずつ順次実装するようにすればよい。
上記X可動体3の上記受け部材21の一側面に対向する他端面にはスケールヘッド35が設けられている。X可動体3の他端面と、上記受け部材21の一側面との間には取り付け部材36が立設され、この取り付け部材36の上記スケールヘッド35に対向する一側面にはリニアスケール37がX方向に沿って設けられている。上記スケールヘッド35とリニアスケール37とで検出手段を構成している。
上記スケールヘッド35は上記リニアスケール37を電気的に読み取る。それによって、上記X可動体3のX方向の位置を検出できるようになっている。この実施の形態の検出手段は、上記X可動体3のX方向の位置を、たとえば1μmの分解能で検出することができるようになっている。
上記スケールヘッド35による検出値は図3に示すように制御装置41に入力される。この制御装置41には設定部42が設けられ、この設定部42には上記X可動体3をX方向に位置決めするためのX座標が設定されている。
上記スケールヘッド35の検出値は上記制御装置41に設けられた比較部43に入力される。この比較部43は、設定部42に設定されたX座標の設定値と、スケールヘッド35からの検出信号とを比較し、その差に応じた信号を出力部44に出力する。この出力部44は、上記設定値と検出値との差に応じたパルス数の駆動信号をX駆動源11に出力し、上記X可動体3をX方向に位置決めする。
X可動体3が位置決めされると、スケールヘッド35が可動体3の位置を検出し、その検出に基いて制御装置41がX駆動源13を駆動するというフィードバック制御が繰り返される。それによって、X可動体3は、設定部42に設定された設定値と、スケールヘッド35による検出値とに差がなくなる精度でX方向に位置決めされる。
上記Y可動体12のY方向の位置決めは、設定部42にY可動体12を位置決めするためのY座標を設定する。比較部43ではY座標の設定値と、Y駆動源13からフィードバックされるパルス信号とが比較される。出力部44からは、設定値と、Y駆動源13からフィードバックされたパルス信号との差に応じた駆動信号が出力される。そして、設定値とフィードバック信号とに差がなくなるまでフィードバック制御が行なわれることで、Y可動体12がY方向に位置決めされる。
つぎに、上記構成の実装装置によって液晶セル15の基板16aにTCP18を実装する動作を図5を参照しながら説明する。
まず、Y可動体12に液晶セル15を供給する。この液晶セル15はY可動体12よりも大きい平面形状となっている。したがって、液晶セル15は周縁部をY可動体12の上面の周縁部から外方に突出させた状態で、このY可動体12の上面に吸着保持される。
Y可動体12に液晶セル15を吸着保持したならば、X可動体3のX方向の位置決めと、Y可動体12のY方向の位置決めとが行なわれる。X可動体3のX方向の位置決めは、X駆動源13を作動させてX駆動ねじ8を回転させることで、上記X可動体3を一対のリニアガイド4に沿ってX方向に駆動して行なう。
一対のリニアガイド4はY方向に沿って所定の間隔で離間しており、しかも互いに摺動するリニアガイド4のガイド部材5とスライド部材6との間にはガタがある。そのため、X可動体3をX方向に駆動すると、このX可動体3はX駆動ねじ8の軸芯を中心にしてX方向に回転することがあるから、その回転によってX方向の位置決めに誤差が生じる虞がある。
しかしながら、X可動体3のX方向の位置決めは、上記X駆動ねじ8の軸芯よりも受け部材21側、つまりX可動体3の受け部材21に対向する端面に設けられたスケールヘッド35と、このスケールヘッド35に対向したリニアスケール37とによって検出されるX座標に基いてフィードバック制御される。
そのため、X駆動ねじ8の軸芯を中心にしてX可動体3がX方向(図2に矢印Rで示す)に回転したとしても、上記スケールヘッド35は、X可動体3の回転した端面(他端面)のX座標を、リニアスケール37が設けられたベース1を基準にして検出することになる。X可動体3の回転した他端面のX座標は、X可動体3の他の部位に比べてY可動体12に保持された液晶セル15の、TCP18が実装される一側縁のX座標に最も近い値にある。
したがって、X可動体3の他端面に設けられたスケールヘッド35と、ベース1に設けられたリニアスケール37とによって検出されるX座標に基いてX可動体3を位置決めすれば、X可動体3がX駆動ねじ8の軸芯を中心にしてX方向に回転しても、TCP18が実装される一側縁のX方向の位置決めを高精度に行なうことができる。
X可動体3のX方向の位置決めが行なわれると、Y可動体12のY方向の位置決めが行なわれる。Y可動体12がY方向に位置決めされると、液晶セル15の第1の基板16aの一側縁部が下降した可動部26の受け部27の上方に位置決めされる。この状態を図5(a)に示す。
このようにして、液晶セル15がX方向とY方向とに位置決めされると、図5(b)に示すように受け部材21に設けられたシリンダ24が駆動されて可動部材26を上昇させる。それによって、可動部材26の受け部27の上面が液晶セル15の第1の基板16aの一側縁の下面に当接して支持する。
ついで、図5(c)に示すように、TCP18の一端部を吸着保持した実装ツール31が下降し、上記液晶セル15の第1の基板16aの一側縁部の上面に上記TCP18を実装する。つまり、TCP18は、その一端部が上記第1の基板16aの一側縁部の上面に異方性導電部材17を介して実装されることになる。
上記液晶セル15のTCP18が実装される一端縁部は、上述したようにX可動体3の他端面に設けられたスケールヘッド35と、ベース1にスケールヘッド35と対向して設けられたリニアスケール37とによって検出されるX座標に基き位置決めされる。上記X可動体3のスケールヘッド35が設けられた他端面は、このX可動体3の他の部位に比べて上記液晶セル15のTCP18が実装される第1の基板16aの一側縁部に最も近い位置にある。
そのため、X可動体3のX座標を位置決めする際に、このX可動体3がX駆動ねじ8の軸芯を中心にしてX方向に回転しても、回転したX可動体3の他端面のX座標をリニアヘッド35とリニアスケール37の分解能に応じた高い精度で検出し、この検出精度に応じた精度でX可動体3のX方向の位置決めを行なえる。
その結果、第1の基板16aの一側縁部に対し、TCP18をX方向に対して位置ずれが生じることなく実装することが可能となる。つまり、第1の基板16aのセル側リード19aを、TCP18のアウタリード19bに対してX方向のずれが生じることなく位置決めできるから、TCP18を液晶セル15に確実に正しい位置に高精度に実装することができる。
なお、TCP18が液晶セル15に対してY方向にずれる虞もあるが、Y方向は各リード19a,19bの長手方向に沿う方向であるから、Y方向に多少のずれが生じても、セル側リード19aとアウタリード19bとの電気的接続に影響を及ぼすことがない。
図6はこの発明の第2の実施の形態を示す。この実施の形態は、検出手段を構成するスケールヘッド35は上記一実施の形態と同様、X可動体3の他端面にもうけられているが、リニアスケール37は受け部材21の基部22の上記スケールヘッド35に対向する側面に設けられているという点で上記第1の実施の形態と相違している。
リニアスケール37を受け部材21の側面に設ければ、このリニアスケール36とスケールヘッド35とによって検出されるX可動体3の他端面のY座標を、第1の基板16aにTCP18を実装する実装位置である、受け部27とほぼ同じ位置にすることができる。
したがって、X可動体3がX駆動ねじ8の軸芯を中心にしてX方向に回転して第1の基板16aのX座標にずれが生じても、そのずれたX座標を正確に検出できるから、上記第1の基板16aの一側縁部にTCP18をより一層、精度よく実装することができる。
この発明は上記一実施の形態に限定されるものでなく、たとえばY可動体のY方向の座標を、X可動体のX座標と同じように、Y可動体の一端面にスケールヘッドを設け、X可動体に上記スケールヘッドと対向するようリニアスケールを設け、これらスケールヘッドとリニアスケールとでY可動体のY座標を検出するようにしてもよい。
また、液晶セルを構成する基板に電子部品を実装する場合について説明したが、液晶セルでなく、他の基板、たとえばプラズマ・ディスプレイパネルや回路基板などに電子部品を実装する場合であってもこの発明を適用することができる。
また、検出手段を構成するスケールヘッドをX可動体の受け部材側の他端面に設け、リニアスケールをベースのスケールヘッドに対向する部位に設けるようにしたが、検出手段は基板に電子部品を実装する実装位置の近傍に設ければよい。基板に電子部品を実装する実装位置の近傍とは、この実施の形態ではX可動体をX方向に駆動するX駆動ねじの軸芯からこの受け部材の受け部まで間である。
このように、検出手段を実装位置の近傍に設ければ、X可動体がX駆動ねじの軸芯を中心としてX方向に回転しても、その回転によりずれが生じる基板の電子部品が実装される部位のX座標を、上記検出手段を実装位置の近傍以外に設ける場合に比べて高い精度で検出することができるから、その精度に応じて電子部品の実装精度を高めることができる。
この発明の第1の実施の形態の実装装置の概略的構成を示す正面図。 図1に示す実装装置の一部省略した平面図。 実装装置の制御系統のブロック図。 液晶セルの斜視図。 液晶セルの第1の基板に電子部品を実装する手順を示す説明図。 この発明の第2の実施の形態を示すリニアヘッドとリニアスケールの配置部分の図。
符号の説明
2…保持手段、3…X可動体、7…めねじ体、8…X駆動ねじ、11…X駆動源、12…Y可動体、13…Y駆動源、15…液晶セル、16a,16b…基板、18…TCP(電子部品)、31…実装ツール、41…制御装置、42…設定部、43…比較部、44…出力部。

Claims (4)

  1. 基板の縁部上面に電子部品を実装する実装装置であって、
    上記基板を保持する保持手段と、
    この保持手段を水平面に沿うX方向とY方向とに駆動する駆動手段と、
    上記保持手段が駆動されるX方向とY方向とのうちの一方の方向と平行に配置され上端部に上記基板の縁部下面を支持する受け部が設けられた受け部材と、
    上記基板の上記受け部材の受け部に支持される縁部の上面に上記電子部品を実装する実装ツールと、
    この実装ツールによって上記電子部品を実装する前に、上記保持手段の上記受け部材側に位置する部位の上記一方の方向に沿う位置を検出する検出手段と、
    この検出手段の検出に基いて上記駆動手段の駆動を制御して上記基板の上記一方の方向に沿う位置決めをしてこの基板の縁部下面を上記受け部材の受け部に支持させる制御手段
    を具備し、
    上記保持手段は、上記一方の方向に駆動されるX可動体と、このX可動体に設けられY方向に駆動されるとともに上面に上記基板を保持するY可動体とを有し、
    上記検出手段は、上記X可動体の上記受け部材と対向する側面に設けられたスケールヘッドと、このスケールヘッドに対向する部位に上記X方向に沿って設けられたリニアスケールとを有することを特徴とする電子部品の実装装置。
  2. 上記リニアスケールは、上記受け部材と上記保持手段との間に設けられた取り付け部材の上記スケールヘッドに対向する側面に設けられていることを特徴とする請求項1記載の電子部品の実装装置。
  3. 上記リニアスケールは、上記受け部材の上記スケールヘッドに対向する側面に設けられていることを特徴とする請求項1記載の電子部品の実装装置。
  4. 上記駆動手段は、上記X可動体をX方向に駆動するX駆動機構と、上記Y可動体をY方向に駆動するY駆動機構とを具備し、
    上記X駆動機構は、軸線をX方向に平行にして配置されX駆動源によって回転駆動されるX送りねじと、上記X可動体に設けられ上記X送りねじが螺合するめねじ体とを有し、
    上記検出手段は、上記X送りねじの軸線よりも上記受け部材側に設けられていることを特徴とする請求項1記載の電子部品の実装装置。
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