JP4644481B2 - Electronic component crimping equipment - Google Patents
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Description
本発明は、電子部品圧着搭載装置に係り、特に、電子部品を基板に圧着搭載する際の衝撃荷重を抑えながら、該圧着搭載の動作を速やかに行うことができる電子部品圧着搭載装置に関する。 The present invention relates to an electronic component crimping / mounting apparatus, and more particularly, to an electronic component crimping / mounting apparatus that can quickly perform the crimping / mounting operation while suppressing an impact load when the electronic component is crimped / mounted on a substrate.
特許文献1では、設定最高速度によって基板の直前位置まで降下し、更に設定最低速度によって降下する。そして、ロードセルによって基板接触が検出されてからは、目標圧力となるまで追込み制御を行うことになる。このようにして、電子部品などに対する衝撃を抑えつつも、吸着作業や装着作業のタクトタイムを可及的に短くしている。 In Patent Document 1, the vehicle descends to the position immediately before the substrate at the set maximum speed, and further descends at the set minimum speed. Then, after the substrate contact is detected by the load cell, the follow-up control is performed until the target pressure is reached. In this way, the tact time of the suction work and the mounting work is made as short as possible while suppressing the impact on the electronic components and the like.
次に特許文献2は、位置制御をしつつリニアモータにより、まずは高速の速度によって基板の直前位置まで降下し、基板接触が検出されるまで、更にこれより減速された速度によって降下する。この特許文献2では、位置及び速度をフィードバック制御する制御部分において、速度制御部212が出力するトルク指令の変化や、リニアモータ取付けの位置・速度検出部115が出力する速度信号などから、上記の基板接触を検出している。該検出後は、上述の位置制御からトルク制御に切り替えられることになる。このようにして、部品吸着及び装着時における部品への衝撃力を緩和し、更には押圧力にて部品を装着できるようにしている。 Next, in Patent Document 2, the position is controlled by a linear motor, firstly, it descends to a position immediately before the substrate at a high speed, and further descends at a speed further decelerated until contact with the substrate is detected. In this patent document 2, in the control part that feedback-controls the position and speed, the above-described change from the torque command output by the speed control unit 212, the speed signal output from the position / speed detection unit 115 of the linear motor attachment, and the like are described above. Board contact is detected. After the detection, the position control is switched to the torque control. In this way, the impact force on the component at the time of component adsorption and mounting is reduced, and the component can be mounted by pressing force.
しかしながら、特許文献1では、設置制御中の前述の設定最低速度は、極めて低速度であると思われる(図10)。又、接触検出後は、直ちに加工速度を一旦急上昇させた後に、下降と共に減速し、減速された下降は目標圧力に達するまで継続される。従って、動作タクトと押圧精度の相反する目的を両立させるため、これら目的が十分に果たせなかったり、複雑な下降加減速動作が必要であったりすることになる。 However, in Patent Document 1, it is considered that the above-mentioned minimum set speed during installation control is extremely low (FIG. 10). Further, immediately after the contact is detected, the machining speed is once increased rapidly and then decelerated as it descends, and the decelerated decrease continues until the target pressure is reached. Therefore, in order to make the objectives of operation tact and pressing accuracy contradictory, these objectives cannot be fully achieved, or complicated downward acceleration / deceleration operations are required.
次に、特許文献2では、位置制御から基板接触検出後は、トルク制御(加圧制御)に切替えるにはタイムラグが生じ、接触する時には衝撃荷重が発生してしまう。又、該衝撃荷重発生時は位置制御の段階であるので、衝撃荷重の荷重量を検出することができないなど、制御が不安定になってしまう。例えば、該切替え時には、トルク制御が安定するまでタイムラグが発生し、制御が不安定になってしまう。 Next, in Patent Document 2, a time lag occurs after switching from position control to substrate contact detection to switch to torque control (pressurization control), and an impact load occurs when contacting. Also, since the impact load is in the position control stage, the control becomes unstable, for example, the amount of impact load cannot be detected. For example, at the time of the switching, a time lag occurs until the torque control is stabilized, and the control becomes unstable.
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、電子部品を基板に圧着搭載する際の衝撃荷重を抑えながら、該圧着搭載の動作を速やかに行うことができる電子部品圧着搭載装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and can suppress the impact load when electronic components are pressure-mounted on a substrate, and can quickly perform the operation of the electronic components. It is an object to provide an apparatus.
なお、本願発明において、電子部品の基板への搭載は、電子部品を基板に押圧するようにして行うものであれば、特に限定されるものではない。予め基板や電子部品に塗布された接着剤、乃至は何らかの粘着性や接着性のある材料によって、この押圧により、圧着搭載されるものでもよい。あるいは、押圧により、電子部品のリードピンが基板の穴に差し込むようにして、乃至は何らかの物理的な接合によって、圧着搭載されるものでもよい。 In the present invention, the mounting of the electronic component on the substrate is not particularly limited as long as it is performed by pressing the electronic component against the substrate. The adhesive may be mounted by pressing with an adhesive previously applied to a substrate or an electronic component, or with some kind of adhesive or adhesive material. Alternatively, the electronic component lead pin may be inserted into the hole of the substrate by pressing, or may be mounted by pressure bonding by some physical bonding.
本願発明は、装着ヘッド(1)が電子部品を吸着し、基板の所定位置上部に移動させた後、前記装着ヘッドを下降させて、基板に電子部品を圧着搭載する電子部品圧着搭載装置において、前記装着ヘッドに装備され、前記電子部品を吸着する吸着ノズル(18、19)と、前記下降の際、該吸着ノズルに吸着している電子部品が基板に接触したことを検知する接触検知手段(16、17)と、前記吸着ノズルを上下方向に沿って移動可能に支持する支持部材(15、17)と、前記装着ヘッドに固定され、前記支持部材を介して、前記吸着ノズルを上下動するZ軸モータ(9)と、本体部(24a)が前記支持部材に固定され、移動部(24b)が前記吸着ノズル側に連結され、駆動により、前記吸着ノズルを上下動させる駆動モータ(14、24)として用いる、ボイスコイルモータ又はエアスライダと、を備え、前記Z軸モータにより前記吸着ノズルを下降させながら行なう、前記圧着搭載に際して、前記接触検知手段により前記電子部品と基板の接触が検知されるまでは、前記吸着ノズルと前記接触検知手段を上向きに駆動してこれらの自重を補償するように、前記駆動モータを制御する制御手段(制御回路部)を有し、前記接触検知手段は、弾性部材(28、ばね、ガスばねなど)により、前記吸着ノズルを移動可能に支持し、又、前記吸着ノズルに加えられる押圧力を検知することにより前記電子部品と基板の接触を検知すると共に、前記支持部材は、該接触検知手段を介して前記吸着ノズルを支持して、前記課題を解決したものである。 The present invention relates to an electronic component crimping mounting apparatus in which the mounting head (1) sucks an electronic component and moves it to a predetermined position above the substrate, and then lowers the mounting head to crimp and mount the electronic component on the substrate. A suction nozzle (18, 19) that is mounted on the mounting head and sucks the electronic component, and a contact detection means that detects that the electronic component sucked by the suction nozzle is in contact with the substrate during the lowering. 16, 17), a support member (15, 17) that supports the suction nozzle so as to be movable in the vertical direction, and is fixed to the mounting head, and the suction nozzle is moved up and down via the support member. A Z-axis motor (9) and a main body (24a) are fixed to the support member, a moving part (24b) is connected to the suction nozzle side, and a drive motor (14) that moves the suction nozzle up and down by driving. 24), a voice coil motor or an air slider, which is used while the suction nozzle is lowered by the Z-axis motor, and the contact detecting means detects contact between the electronic component and the substrate. Until the suction nozzle and the contact detection means are driven upward to compensate for their own weight, the control means (control circuit unit) for controlling the drive motor, the contact detection means, an elastic member (28, springs, gas springs etc.), the movably supports the suction nozzle, and the If you detect contact of the electronic component and the substrate by detecting a pressing force applied to the suction nozzle both the support member, the suction nozzle asked to support via the contact detection means is obtained by solving the above problems.
更に、同様の電子部品圧着搭載装置において、前記吸着ノズルは、真空吸着源に接続されると共に、前記接触検知手段は、前記吸着ノズル内の空気流量の変化を測定する流量測定手段(22)と、該吸着ノズルと基板の距離を検知する距離検知手段(54)を備え、前記流量測定手段によって検知される吸着エアの流量減少によって吸着ノズルの基板への接近を検知し、吸着ノズルの下降を停止させた時のZ軸位置や、吸着エアの流量によって、該吸着ノズルの基板への接近距離を検知し、該接近距離に基づいて、電子部品を搭載する箇所の高さを検知し、該高さに基づいて前記電子部品と基板の接触を検知して、前記課題を解決したものである。 Further, in the same electronic component crimping and mounting apparatus, the suction nozzle is connected to a vacuum suction source, and the contact detection means includes a flow rate measurement means (22) for measuring a change in the air flow rate in the suction nozzle. And a distance detecting means (54) for detecting the distance between the suction nozzle and the substrate, detecting the approach of the suction nozzle to the substrate by a decrease in the flow rate of the suction air detected by the flow measuring means, and lowering the suction nozzle. The approach distance of the suction nozzle to the substrate is detected based on the Z-axis position when stopped and the flow rate of the suction air, and the height of the place where the electronic component is mounted is detected based on the approach distance. and detection known contact of the electronic component and the substrate based on the height, is obtained by solving the above problems.
なお、以上の、課題を解決するための手段の記載において、括弧内の数字は、一例として、後述する実施形態において対応する構成要件である。あるいは、一例となる、その他の構成要件である。 In the above description of the means for solving the problems, the numbers in parentheses are constituent elements corresponding to the embodiments described later as an example. Alternatively, it is another configuration requirement as an example.
以下、本発明の作用について、簡単に説明する。 The operation of the present invention will be briefly described below.
本願発明は、基板に移載する電子部品を吸着する手段と、該部品吸着手段から加えられる前記押圧の圧力を検知する圧力検知手段とを、所定の支持手段によって、垂直移動自在に支持する。又、押圧手段によって、該垂直移動を駆動することで前記押圧の圧力を加減する。 In the present invention, means for adsorbing an electronic component to be transferred to a substrate and pressure detecting means for detecting the pressure of the pressure applied from the component adsorbing means are supported by a predetermined support means so as to be vertically movable. Moreover, the pressure of the pressing is adjusted by driving the vertical movement by the pressing means.
そうして、少なくとも前記部品吸着手段及び前記圧力検知手段の自重を補償するように上向きに駆動力を作用させるように、該駆動を制御する。例えば、電子部品の圧着搭載に際して、電子部品の基板への垂直下降の際には、電子部品が基板に接触するまでは該自重補償の制御を行い、該接触後は、前記押圧手段の制御において、前記上向き駆動力を下向きとして、電子部品の基板への押圧の加圧力を、設定値まで徐々に増加させるよう制御する。 Then, the driving is controlled so that the driving force is applied upward so as to compensate at least the weights of the component adsorbing means and the pressure detecting means. For example, when the electronic component is vertically mounted on the substrate when the electronic component is crimped, the self-weight compensation is controlled until the electronic component contacts the substrate, and after the contact, the control of the pressing means is performed. Then, the upward driving force is set downward, and the pressure applied to the electronic component against the substrate is controlled to gradually increase to the set value.
上記の自重補償の上向き駆動力の大きさは、上記自重、乃至は同程度の大きさであり、特に限定されるものではない。該駆動力は、一定値であっても、電子部品の基板への垂直下降状態や、下降中の位置に応じて可変するものであってもよい。該垂直下降の加減速によって生じる応力分だけ、増減させるようにしてもよい。 The magnitude of the upward driving force for the self-weight compensation is not particularly limited, and is the same as or larger than the self-weight. The driving force may be a constant value, or may be variable depending on a vertically lowered state of the electronic component on the substrate or a position where the electronic component is being lowered. You may make it increase / decrease only by the stress which arises by the acceleration / deceleration of this vertical descent.
このような自重補償によれば、電子部品を基板に圧着搭載する際の衝撃荷重を抑えることができる。又、圧力検知手段による、電子部品を基板に圧着搭載する際に、部品吸着手段から加えられる圧力の検知も、精度向上や安定性向上を図ることができる。又、衝撃荷重を抑えることができるので、電子部品を基板に圧着搭載する際の、降下速度を向上させたり、速度切替えの制御を効率よく行ったりすることができる。従って、圧着搭載の動作を速やかに行うことができる。 According to such self-weight compensation, it is possible to suppress the impact load when the electronic component is mounted on the substrate by pressure bonding. In addition, when the electronic component is pressure-mounted on the substrate by the pressure detection means, the pressure applied from the component suction means can be improved in accuracy and stability. In addition, since the impact load can be suppressed, it is possible to improve the descending speed and efficiently control the speed switching when the electronic component is mounted on the substrate by pressure bonding. Accordingly, the operation of crimping mounting can be performed quickly.
このように、本願発明によれば、電子部品を基板に圧着搭載する際の衝撃荷重を抑えながら、該圧着搭載の動作を速やかに行うことができる電子部品圧着搭載装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an electronic component crimping mounting apparatus that can quickly perform the operation of crimping and mounting while suppressing an impact load when the electronic component is crimped and mounted on a substrate.
以下、図を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明が適用された実施形態の電子部品圧着搭載装置の構成を示す斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an electronic component crimping mounting apparatus according to an embodiment to which the present invention is applied.
図中において、矢印X、Y、Zは、それぞれX軸、Y軸、Z軸の移動方向を示す。装着ヘッド1は、後に詳述する加圧装置と、装着ヘッド1の位置補正を行う図示しない認識装置を備える。なお、基板21は、装着ヘッド1の下方に配置されている。
In the figure, arrows X, Y, and Z indicate the movement directions of the X, Y, and Z axes, respectively. The mounting head 1 includes a pressurizing device, which will be described in detail later, and a recognition device (not shown) that corrects the position of the mounting head 1. The
図示されるように、装着ヘッド1はX軸ガントリ2に取り付けられ、該X軸ガントリ2によりX軸方向に、又装着ヘッド1及びX軸ガントリ2はY軸ガントリ3に取り付けられ、該Y軸ガントリ3によりY軸方向に、移動及び位置決めがなされる。又、後に詳述するように、装着ヘッド1の下部に吸着されている電子部品は、装着ヘッド1に取り付けられている垂直Z軸駆動部15の上下移動によりZ軸方向に、移動及び位置決めがなされる。
As shown in the drawing, the mounting head 1 is attached to the X-axis gantry 2, and the X-axis gantry 2 is attached to the X-axis direction, and the mounting head 1 and the X-axis gantry 2 are attached to the Y-
又、電子部品供給装置5は、X軸方向に並べた複数のテープの内、該当のものから電子部品を供給する。それぞれのテープにそれぞれの種類の電子部品が貼付されており、装着ヘッド1へ電子部品が吸引されると、その電子部品のデープが繰り出され、これに伴って次の電子部品が繰り出される。 Moreover, the electronic component supply apparatus 5 supplies an electronic component from the corresponding tape among a plurality of tapes arranged in the X-axis direction. Each type of electronic component is affixed to each tape, and when the electronic component is sucked into the mounting head 1, a deep of the electronic component is fed out, and the next electronic component is fed out accordingly.
認識装置4は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)カメラや、CCD(Charge Coupled Device)カメラを使用したものであり、その上方に位置決めされた装着ヘッド1の下部に吸引されている電子部品を下方から撮影し、該撮影の画像認識によって電子部品の認識や確認を行う。 The recognition device 4 uses a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) camera or a CCD (Charge Coupled Device) camera, and the electronic component sucked to the lower part of the mounting head 1 positioned above is recognized from below. A photograph is taken, and electronic parts are recognized and confirmed by image recognition of the photograph.
図2は、本実施形態に用いられる電子部品圧着搭載装置の装着ヘッド1の側面から見た図である。 FIG. 2 is a side view of the mounting head 1 of the electronic component crimping mounting apparatus used in the present embodiment.
装着ヘッド1のヘッドベース6は、X軸ガントリ2に取り付けられ、X軸ガントリ2によるX軸、及びY軸ガントリ3によるY軸の軸移動及び位置決めが可能となっている。装着ヘッド1において該ヘッドベース6には、垂直Z軸駆動部15がZ軸方向に直線移動可能に組み付けられたリニアガイド7が取り付けられている。該Z軸方向の移動は、Z軸モータ9によって駆動される。
The head base 6 of the mounting head 1 is attached to the X-axis gantry 2 and can move and position the X-axis by the X-axis gantry 2 and the Y-axis by the Y-
ヘッドベース6の上部には、ノズルチャック機構20に保持されるノズル19に吸引されている電子部品を、図中矢印θで示されるように回転及び位置決めするための駆動(θ軸移動)を行うθモータ8と、前述のZ軸方向の移動を駆動するためのZ軸モータ9が取り付けられている。なお、Z軸モータ9には、Z軸方向の移動量を検出されるために、該Z軸モータ9のロータの回転に応じて信号を出力する、図示されないパルス発生器70が設けられている。
On the upper part of the head base 6, driving (θ axis movement) is performed for rotating and positioning the electronic component sucked by the
垂直Z軸駆動部15の上部には、衝撃回避駆動用のボイスコイルモータ(以下VCM)14が取り付けられている。該VCM14は、カップリング10を介してθモータ8に接続されている。又、該VCM14の駆動側は、図示されないスプライン軸受け及び回転ベアリングによって、垂直Z軸駆動部15に対して支持されており、垂直Z軸駆動部15のZ軸方向の移動や、後述するVCM14による上下移動に係わらず、前述のθ軸移動が可能になっている。
A voice coil motor (hereinafter referred to as VCM) 14 for impact avoidance driving is attached to the upper part of the vertical Z-
又、垂直Z軸駆動部15の上部には、ボールねじのナット部12が固着されている。該ナット部12には、カップリング11を介してZ軸モータ9によって回転駆動される、該ボールねじのねじ部13が取り付けられている。従って、該ナット部12は、Z軸モータ9の回転駆動に伴ってZ軸の軸方向に直線移動させられ、これに伴って垂直Z軸駆動部15もリニアガイド7に沿ってZ軸の軸方向に直線移動させられる。
A ball
次に、垂直Z軸駆動部15において、VCM14の下方には、加圧検知部16が内蔵されている。垂直Z軸駆動部15の円筒状の内周17cにおいて、加圧検知部16の円筒状の外周は、図中では○型で6個描かれているボールガイド軸受17bで支持されている。これによって、加圧検知部16は、垂直Z軸駆動部15に対して回転動作及び上下動作が可能な構造となっている。
Next, in the vertical Z-
加圧検知部16の下部には、ノズルシャフト18が下方に伸びており、該ノズルシャフト18の下端にはノズルチャック機構20が設けられている。該ノズルチャック機構20は、ノズル19を保持又は交換可能な構造になっている。
A
吸着エアは、ノズル19の下端の吸着口から吸い込まれ、ノズルシャフト18やθモータ8のシャフトを経由し、更にバキュームホース23や流量計22を経由して、真空吸着源に吸引されるようになっている。該吸着エアによって、ノズル19には図示されない電子部品を吸着保持し、基板21に搭載することができる。又、該吸着エアの流量は、上記の流量計22によって測定される。
The suction air is sucked from the suction port at the lower end of the
図3は、本実施形態に用いられる装着ヘッド1のVCM14及び加圧検知部16の側面から見た図である。
FIG. 3 is a view seen from the side of the
まず、VCM14は、円筒形状部材24aの内側に、別の円筒形状部材24b(VCMの駆動側)が、上下動(Z軸方向の移動)が可能に内装される構造になっている。円筒形状部材24aの内側には、マグネットが取り付けられ、円筒形状部材24bの外側には、電磁コイル(ボイスコイル)が巻かれており、該電磁コイルへの通電により、これらマグネット及び電磁コイルの間には電磁力が発生する。又、該電磁力の方向は、上記の上下動の方向であり、該電磁力によってVCM14の円筒形状部材24bの中心に固着されているシャフト25によって、加圧検知部16を上下動させる。
First, the
次に、加圧検知部16は、円筒形状になっており、その上部内面には、下向きに、下記の支持プレート27から印加される、ノズル19側からの圧力を検知するための、ロードセル26が設けられている。該ロードセル26の下方には、円盤形状の支持プレート27及び29、これら支持プレート27及び29に挟まれて支持されるばね28、スプライン軸受31が設けられている。ノズルシャフト18は、スプライン軸受31によって上下動作が可能な構造になっている。
Next, the
これら支持プレート27及び29は、その円盤形状が水平に維持された図示される状態で、加圧検知部16の上記円筒形状の内部を摺動しつつ、上下動自在になっている。又、これら支持プレート27及び29間において、ばね28は、自身に加わる力に応じて伸縮する。更に、上記のロードセル26は、ばね28によって加えられる圧力に応じた信号を出力し、シャフト25に固着される加圧検知部16上端、及び支持プレート27の上面の間に加わる圧力に応じた信号を出力する。なお、ばね28は、特に限定されるものではなく、他の形態の弾性部材であってもよい。
These
又、加圧検知部16の上記円筒形状の内部には、リング状のストッパ30が設けられている。該ストッパ30によって、円筒形状の内部を摺動しつつ上下動自在になっている支持プレート29は、該ストッパ30より支持プレート27側に移動できないようになっている。従って、ばね28の圧縮は制限され、又ロードセル26に加えられる圧力は制限されることになり、大きな力がノズルチャック機構20側か印加された場合にもロードセル26が破壊されないような構造になっている。
A ring-shaped
本発明はこれに限定されるものではないが、本実施形態では、ノズルシャフト18側からの圧力が700グラムになると、上述のように支持プレート29がストッパ30に当たってばね28の圧縮は制限される。従って、700グラム以上の圧力は、ロードセル26に印加されないようになっている。
Although the present invention is not limited to this, in the present embodiment, when the pressure from the
図4は、本実施形態における制御装置の構成を示すブロック図である。 FIG. 4 is a block diagram illustrating the configuration of the control device according to the present embodiment.
この図において、本願発明が適用された電子部品の圧着搭載のZ軸方向の制御は、圧着搭載制御部52と、位置制御部60と、速度制御部62と、トルク制御部64及び68と、距離検知部54と、によって行われる。又、これ以外の、例えばX軸方向及びY軸方向の制御などは電子部品搭載全体制御部50によって行われる。
In this figure, the control in the Z-axis direction of the crimping mounting of the electronic component to which the present invention is applied includes the crimping mounting
位置制御部60、速度制御部62、及びトルク制御部64によって、Z軸モータ9のフィードバック制御が行われる。位置制御部60は、与えられた位置指令信号と、パルス発生器70によって検知される現在位置との偏差に応じた信号を速度制御部62に出力する。速度制御部62は、位置制御部60からの信号や速度指令信号と、パルス発生器70によって検知される現在の軸移動速度との偏差に応じた信号をトルク制御部64に出力する。トルク制御部64は、速度制御部62からの信号やトルク指令信号に応じて、Z軸モータ9の駆動力を制御する。
The
次に、トルク制御部68は、トルク指令信号に応じて、VCM14によって発生される押圧の圧力を制御する。該制御に際しては、ロードセル26から得られる検知圧力の信号に応じ、該検知圧力が上記のトルク指令信号に一致するように、フィードバック制御としてもよいが、これに限定されるものではない。
Next, the
距離検知部54は、流量計22によって検知される吸着エアの流量によって、ノズル19の基板21への接近距離を検知する。図5に示すように、基板21からノズル19が離れていると、吸着エアは、基板21の影響を受けずにノズル19から吸入される。これに対して、図6に示すように、基板21にノズル19が接近すると、吸着エアは、基板21の影響を受け、このため吸入量が抑えられるようになる。
The
本実施形態においては、ノズル19に電子部品を吸着しない状態で、該ノズル19から吸着エアを吸い込みつつ、垂直Z軸駆動部15を基板21に対して下降させる。そうして、吸着エアの流量の減少が、流量計22によって検知されるタイミングにおいて、該下降を停止させることで、ノズル19が基板21に接触する寸前で該下降を停止することができる。又、該停止のZ軸位置や、流量計22によって検知される吸着エアの流量によって、ノズル19の基板21への接近距離を検知することができる。
In the present embodiment, the vertical Z-
以下、本実施形態の作用について説明する。 Hereinafter, the operation of the present embodiment will be described.
まず、図7は、本実施形態における圧着搭載制御における、ノズル19に吸着されている電子部品の高さ、及びVCM14の電磁コイルに印加される電圧を示す模式的なグラフである。
First, FIG. 7 is a schematic graph showing the height of the electronic component attracted by the
この図7において、又以下の説明において、Z1〜Z3など、Z軸の軸位置として示される高さは、Z軸モータ9を駆動力とし垂直Z軸駆動部15を上下に移動位置決めするZ軸制御の指令値として示される、電子部品の高さであり、基板21の上面からの高さである。従って、ばね28の伸縮などによって、このような指令値のZ軸の高さと、実際の電子部品の高さとに格差が生じる場合がある。
In FIG. 7 and in the following description, the heights indicated as the Z-axis axis positions, such as Z1 to Z3, are the Z-axis where the Z-
高さZ3は、電子部品を吸着した状態でも、装着ヘッド1がX軸方向やY軸方向に移動する際、装着ヘッド1自体や、ノズル19に吸着している電子部品が、基板21や基板21上の電子部品に接触しないですむ高さである。
When the mounting head 1 moves in the X-axis direction or the Y-axis direction even when the electronic component is sucked, the height Z3 indicates that the mounting head 1 itself or the electronic component sucked by the
高さZ1は、吸着している電子部品を基板21上に圧着搭載する際に、X軸方向やY軸方向の位置決めの後に、高さZ3から高速降下する際の、目標とする高さである。該高さZ1は、吸着している電子部品の下端が、基板21の上面より、微小高さΔZだけ高い高さである。
The height Z1 is a target height when the electronic component that is being sucked is mounted on the
該高さZ1が低すぎると、後述するステップ100において開始する高速下降の下降速度からステップ104において低速下降に減速する際に、十分に減速できなくなって、ステップ110の接触検知やこれ以降の制御に不都合が生じるおそれがある。従って、該高さZ1は、上記の高速下降から低速下降に減速する間に下降する高さ、及び、ステップ110における接触検知に要する時間の間に下降する高さの合計の高さ、あるいはこれより高い高さとすることが好ましい。
If the height Z1 is too low, the vehicle cannot sufficiently decelerate when decelerating from the descending speed of the high-speed descent started in
高さZ2は、実際に電子部品を基板21に圧着搭載する際の、目標とする高さであり、上記高速降下の後、減速した速度で降下する目標の高さである。該高さZ2は、基板21の上面より低く、かつ、VCM14に電圧V1が印加されて前述の一体部材が浮上状態にあっても、吸着している電子部品の下端が、基板21に接触する高さより低くなっている。
The height Z2 is a target height when actually mounting the electronic component on the
図3において、VCM14の円筒形状部材24aは、垂直Z軸駆動部15に固定されている。これに対して、VCM14の円筒形状部材24b(VCMの駆動側)は、上下動(Z軸方向の移動)が可能に内装される構造になっており、このため、加圧検知部16やシャフト25やノズルシャフト18などの一体になった部材も上下動可能になっている。
In FIG. 3, the
ここで、該一体部材の合計重量(自重)とつりあう引き上げ力F1をVCM14で発生させるために、VCM14の電磁コイルに印加する電圧が電圧V1である。該引き上げ力F1を発生すると、該一体部材は、上昇でも下降でもない中立の浮上している状態になる。なお、本実施形態においては、電圧V1は、引き上げ力F1+αをVCM14で発生させる電圧としている。この+α分だけ、上昇力を若干多くしている。
Here, the voltage applied to the electromagnetic coil of the
本発明はこれに限定されるものではないが、例えば、本実施形態において、ノズル19、及び、該ノズル19が吸着する標準的な重量の電子部品を含めて、該一体部材の重量は、約50グラムとなっている。又、上記引き上げ力F1+αは、約55グラムとなっている。なお、吸着されている電子部品を基板21に押しつける、VCM14による加圧力は、最大100グラムとなっている。
Although the present invention is not limited to this, for example, in this embodiment, the weight of the integral member including the
該浮上状態や、これに近い状態とすることで、垂直Z軸駆動部15が降下して吸着している電子部品が基板21に接触する時の、該電子部品や基板21や、装着ヘッド1に加わる衝撃力が抑えられる。又、ロードセル26による諸検知、例えば後述するステップ110の接触検知や、圧着搭載の際の加圧力の検知の検知精度を向上させたり、検知の安定性を向上させたりすることができる。
The electronic component, the
次に、電圧V2は、垂直Z軸駆動部15が降下して吸着している電子部品が基板21に接触した後、該電子部品を基板21に加圧する際の、規定の圧力を発生するためのものである。
Next, the voltage V <b> 2 generates a specified pressure when pressurizing the electronic component onto the
図8は、本実施形態における圧着搭載制御を示すフローチャートである。 FIG. 8 is a flowchart showing the crimping mounting control in this embodiment.
以下、本実施形態において、電子部品供給装置5にある電子部品を、装着ヘッド1によって基板21上の指定位置に圧着搭載する一連の処理の作用を、フローチャートに基づいて説明する。
Hereinafter, in the present embodiment, an operation of a series of processes in which the electronic component in the electronic component supply device 5 is pressure-mounted on the specified position on the
なお、この一連の処理の制御は、電子部品搭載全体制御部50を中心して行われる。Z軸の軸移動や位置決めや、圧着搭載の制御には、圧着搭載制御部52も用いられることになる。
The control of this series of processes is performed mainly by the electronic component mounting
まず、本実施形態においては、本実施形態の電子部品圧着搭載装置に搬入した基板21の、電子部品を搭載する箇所の高さZΦを、図5及び図6を用いて前述した原理に従って測定する。
First, in the present embodiment, the height ZΦ of the place where the electronic component is mounted on the
即ち、装着ヘッド1を、X軸ガントリ2及びY軸ガントリ3によって適宜X軸及びY軸を移動して、装着ヘッド1を上記の搭載箇所に位置決めする。この後は、ノズル19の吸着を行い、この吸着エアの流量を流量計22で検知しつつ、Z軸の軸移動で垂直Z軸駆動部15を下降させる。又、図6を用いて前述したように基板21の接近による流量減少を流量計22によって検知されるタイミングにおいて該下降を停止することで、該停止のZ軸位置や、流量計22によって検知される吸着エアの流量によって、電子部品を搭載する箇所の高さZΦを検知することができる。
That is, the mounting head 1 is appropriately moved by the X-axis gantry 2 and the Y-
この後は、衝突回避のためZ軸を適宜上昇させ、装着ヘッド1を、X軸ガントリ2及びY軸ガントリ3によって電子部品供給装置5における該当電子部品上方に移動し、垂直Z軸駆動部15を適宜上下移動させながら、基板21上に搭載しようとする部品を吸着する。
Thereafter, the Z-axis is appropriately raised to avoid a collision, and the mounting head 1 is moved above the corresponding electronic component in the electronic component supply device 5 by the X-axis gantry 2 and the Y-
更に、衝突回避のためZ軸を適宜上昇させ、電子部品を吸着した装着ヘッド1を、認識装置4の上方へ移動する。そして、必要に応じZ軸を下降させ、該認識装置4によって該電子部品を画像認識する。認識を完了した後に、垂直Z軸駆動部15は、一旦高さZ3に上昇した後、吸着している電子部品を搭載するべく、X軸及びY軸の軸移動及び位置決めを適宜行い、基板21上の搭載位置へ移動する。
Further, the Z-axis is appropriately raised to avoid a collision, and the mounting head 1 that has attracted the electronic component is moved above the recognition device 4. Then, if necessary, the Z-axis is lowered, and the electronic device is recognized by the recognition device 4. After completing the recognition, the vertical Z-
該移動後には、図8のフローチャートに示される圧着搭載動作処理を行って、吸着している電子部品を基板21上の該搭載位置へ搭載する。以下の説明では、図8を中心とし、随時図7に示される時刻t1〜t8を示す。
After the movement, the crimping mounting operation process shown in the flowchart of FIG. 8 is performed to mount the sucked electronic component on the mounting position on the
図8において、まずステップ100にあたって、通常、垂直Z軸駆動部15の電子部品は高さZ3である。あるいは、これより高い高さであってもよい。
In FIG. 8, first, at
ステップ100(時刻t1)では、圧着搭載制御部52は、高さZ1の位置指令信号を位置制御部60に出力し、速度M1の速度指令信号を速度制御部62に出力し、Z軸の軸移動を開始させる。これによって、垂直Z軸駆動部15の、速度M1よる高さZ1までの高速降下が開始される。
In step 100 (time t1), the crimping mounting
ステップ102では、高さZ1に到達したことを位置制御部60が検知する。該検知は、圧着搭載制御部52に伝達される。
In
到達したと検知された場合(時刻t2)は、ステップ104(時刻t3)において、圧着搭載制御部52は、位置制御部60に高さZ1を示す位置指令信号を出力し、速度制御部62に、前述の速度M1より低速度を指令する速度M2の速度指令信号を出力し、Z軸の軸移動を開始させる。これによって高さZ2までの低速降下を開始する。
When it is detected that it has arrived (time t2), in step 104 (time t3), the crimping mounting
又該ステップ104と同時に、ステップ106(時刻t3〜t4)において、圧着搭載制御部52は、引き上げ力F1+αをVCM14で発生させるためのトルク指令信号をトルク制御部68を出力する。これによってトルク制御部68は、VCM14の電磁コイルに電圧V1を印加する。
Simultaneously with
ステップ110では、上記の低速降下中、吸着している電子部品が基板21に接触したことを圧着搭載制御部52が検知する。該検知は、該接触による加圧検知部16に印加する圧力の変化を、ロードセル26が出力する信号の変化によってもよい。あるいは、該検知は、前述のように検知した高さZΦから算出される接触高さに、Z軸の軸位置が到達した信号を位置制御部60から受け、検知するようにしてもよい。
In
ステップ110において接触したことが検知されると(時刻t5)、次にステップ112(時刻t5〜t7)では、圧着搭載制御部52は、トルク制御部68に出力するトルク指令信号を推移させ、VCM14の電磁コイルに印加されている電圧の、電圧V1から電圧V2への推移を開始させる。すると、電圧V1では浮上状態にあった前述の一体部材は、下降状態に推移していくことになる。電圧V2が印加されると、基板21に接触している、ノズル19に吸着されている電子部品は、該電圧V2に応じた規定の圧力で基板21に加圧されることになる。
When contact is detected in step 110 (time t5), in step 112 (time t5 to t7), the crimping mounting
次に、ステップ114では、垂直Z軸駆動部15の下降やVCM14によって、電子部品及び基板21の間の圧力が所定荷重になったか、ロードセル26によって検知する。
Next, in
ここで、上述の接触検知がなされ、又Z軸の軸位置がゼロ以下になっても、Z軸モータ9による垂直Z軸駆動部15の低速下降は継続される。そうして、電子部品が基板21に接触しつつも、ばね28が圧縮されつつ、垂直Z軸駆動部15は低速降下を継続する。そうして、ステップ116において、電子部品の高さが高さZ2に到達したと位置制御部60で検知され、該検知が圧着搭載制御部52に伝達されると(時刻t7)、続いてステップ120及び122が行われる。
Here, even when the above-described contact detection is performed and the Z-axis axis position becomes zero or less, the low-speed lowering of the vertical Z-
ステップ120では、位置制御部60は、電子部品の高さが高さZ2に到達したことを検知すると、該低速下降を停止する。これと同時にステップ122では、圧着搭載制御部52はトルク制御部68に出力するトルク指令信号を維持し、又トルク制御部68は前述の電圧V2を維持し、電子部品の、該電圧V2に応じた規定の圧力による基板21への加圧を維持される。
In
ステップ124では、前述のステップ116で電子部品の高さが高さZ2に到達したと判定されてから、所定時間Tが経過しているか否か、圧着搭載制御部52において判定する。該ステップ124において経過していると判定されると(時刻t8)、今回の圧着搭載が終了したこととし、次にはステップ126において、圧着搭載制御部52は所定の位置指令信号及び速度指令信号をそれぞれ位置制御部60及び速度制御部62に出力し、高さZ3まで垂直Z軸駆動部15を上昇させる。すると、時刻t9において、高さZ3に達することになる。該上昇は、今回の圧着搭載が終了し、装着ヘッド1が次の動作を行うにあたって、該装着ヘッド1が基板21上の電子部品などに接触しないようにするためである。
In
なお、VCM14による最大の加圧力以上で、吸着している電子部品を基板21に押しつける場合は、VCMの最大の加圧力までVCM14で加圧を行い、VCMの最大の加圧値でZ軸モータ9によるトルク制御に切替えて指定加圧量まで加圧を行う。このように最大の加圧力以上で押しつける場合、図7にも図示される電圧V2は、該最大加圧力とするための電圧となる。
When the adsorbed electronic component is pressed against the
なお、図7において、期間T1は、高速下降している期間である。期間加T2は、低速下降している期間である。期間T3は、規定の圧力で、電子部品を基板21に押さえつけている期間である。
In FIG. 7, a period T1 is a period during which the vehicle descends at a high speed. The period T2 is a period during which the vehicle is descending at a low speed. The period T3 is a period in which the electronic component is pressed against the
以上のように本実施形態によれば、本願発明を効果的に適用することができる。 As described above, according to this embodiment, the present invention can be effectively applied.
又、本実施形態においては、VCM14を使用して可動部の自重を補正するようにしたので、電子部品が基板21に接触する際の衝撃荷重を排除乃至は減少することができる。
In the present embodiment, since the weight of the movable part is corrected using the
なお、このVCM14は、エアスライダに置き換えて本実施形態と同様な制御を行うことができる。しかしながら、エアスライダに比較してVCM14は安価であり、コストを削減することができる。
The
又、本実施形態においては、ステップ110において接触が検知される、Z軸が基板21より低い高さで、Z軸の位置制御を加圧制御(トルク制御)に切替えるようにしている。従って、制御の切り替えに伴ったタイムラグが発生しないので、電子部品を下降させて基板21に接触させるまでの時間を短縮することができる。結果的に、圧着搭載の動作を速やかに行うことができる。
In this embodiment, the contact is detected in
又、本実施形態において、圧着搭載時の電子部品の基板21への荷重制御は、VCM14を中心として行い、大荷重を加圧する場合にZ軸モータ9による加圧制御(トルク制御)によるようにしているので、VCM14を小型化することができ、しいては装着ヘッド1を小型化することができる。又、このようにVCM14によって加圧制御を行っているので、高精度な制御ができる。
In the present embodiment, the load control of the electronic component to the
更に、低荷重の場合は、加圧制御はVCM14によって行い、高さ(Z軸)の位置制御はZ軸モータ9によって行っているので、複雑な協調動作が必要ではない。又、大荷重を加圧する場合にZ軸モータ9による加圧制御を行う場合も、ある程度の加重量になってから、VCM14の加圧制御から、Z軸モータ9による加圧制御に切替えられるので、電子部品が基板21に接触する、制御がシビアな時に切替えるより、制御が簡単になる。
Furthermore, in the case of a low load, the pressurization control is performed by the
又、本願発明では流量計22によって、基板21からのノズル19の高さを検知するようにしたので、高価な光学式センサを取り付ける必要がなく、コストの面、又設置スペース確保の面で有利である。
In the present invention, since the height of the
以上説明したとおり、本発明によれば、電子部品を基板に圧着搭載する際の衝撃荷重を抑えながら、該圧着搭載の動作を速やかに行うことができる電子部品圧着搭載装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an electronic component crimping / mounting apparatus that can quickly perform the crimping / mounting operation while suppressing an impact load when the electronic component is crimped / mounted on a substrate. .
1…装着ヘッド
2…X軸ガントリ
3…Y軸ガントリ
4…認識装置
5…電子部品供給装置
6…ヘッドベース
7…リニアガイド
8…θモータ
9…Z軸モータ
10、11…カップリング
12…ナット部
13…ねじ部
14…VCM
15…垂直Z軸駆動部
16…加圧検知部
18…ノズルシャフト
19…ノズル
20…ノズルチャック機構
21…基板
22…流量計
23…バキュームホース
25…シャフト
26…ロードセル
27、29…支持プレート
28…ばね
30…ストッパ
31…スプライン軸受
50…電子部品搭載全体制御部
52…圧着搭載制御部
54…距離検知部
60…位置制御部
62…速度制御部
64、68…トルク制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mounting head 2 ...
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記装着ヘッドに装備され、前記電子部品を吸着する吸着ノズルと、
前記下降の際、該吸着ノズルに吸着している電子部品が基板に接触したことを検知する接触検知手段と、
前記吸着ノズルを上下方向に沿って移動可能に支持する支持部材と、
前記装着ヘッドに固定され、前記支持部材を介して、前記吸着ノズルを上下動するZ軸モータと、
本体部が前記支持部材に固定され、移動部が前記吸着ノズル側に連結され、駆動により、前記吸着ノズルを上下動させる駆動モータとして用いる、ボイスコイルモータ又はエアスライダと、を備え、
前記Z軸モータにより前記吸着ノズルを下降させながら行なう、前記圧着搭載に際して、前記接触検知手段により前記電子部品と基板の接触が検知されるまでは、前記吸着ノズルと前記接触検知手段を上向きに駆動してこれらの自重を補償するように、前記駆動モータを制御する制御手段を有し、
前記接触検知手段は、弾性部材により、前記吸着ノズルを移動可能に支持し、又、前記吸着ノズルに加えられる押圧力を検知することにより前記電子部品と基板の接触を検知すると共に、
前記支持部材は、該接触検知手段を介して前記吸着ノズルを支持することを特徴とする電子部品圧着搭載装置。 In the electronic component crimping and mounting device for mounting the electronic component on the substrate by lowering the mounting head after the mounting head sucks the electronic component and moves it to a predetermined position on the substrate,
A suction nozzle that is mounted on the mounting head and sucks the electronic component;
A contact detection means for detecting that the electronic component sucked by the suction nozzle has contacted the substrate during the lowering;
A support member that movably supports the suction nozzle along the vertical direction;
A Z-axis motor fixed to the mounting head and moving the suction nozzle up and down via the support member;
A voice coil motor or an air slider, wherein the main body is fixed to the support member, the moving part is connected to the suction nozzle side, and is used as a drive motor for moving the suction nozzle up and down by driving;
The suction nozzle and the contact detection unit are driven upward until the contact detection unit detects the contact between the electronic component and the substrate when the pressure mounting is performed while the suction nozzle is lowered by the Z-axis motor. And control means for controlling the drive motor so as to compensate for these dead weights,
The contact detection unit, an elastic member, wherein the movably supported suction nozzle, also, the when you detect contact of the electronic component and the substrate by detecting a pressing force applied to the suction nozzle both
Wherein the support member, the electronic component bonding mounting device comprising a Turkey to support the suction nozzle via the contact detection means.
前記装着ヘッドに装備され、前記電子部品を吸着する吸着ノズルと、
前記下降の際、該吸着ノズルに吸着している電子部品が基板に接触したことを検知する接触検知手段と、
前記吸着ノズルを上下方向に沿って移動可能に支持する支持部材と、
前記装着ヘッドに固定され、前記支持部材を介して、前記吸着ノズルを上下動するZ軸モータと、
本体部が前記支持部材に固定され、移動部が前記吸着ノズル側に連結され、駆動により、前記吸着ノズルを上下動させる駆動モータとして用いる、ボイスコイルモータ又はエアスライダと、を備え、
前記Z軸モータにより前記吸着ノズルを下降させながら行なう、前記圧着搭載に際して、前記接触検知手段により前記電子部品と基板の接触が検知されるまでは、前記吸着ノズルと前記接触検知手段を上向きに駆動してこれらの自重を補償するように、前記駆動モータを制御する制御手段を有し、
前記吸着ノズルは、真空吸着源に接続されると共に、
前記接触検知手段は、前記吸着ノズル内の空気流量の変化を測定する流量測定手段と、該吸着ノズルと基板の距離を検知する距離検知手段を備え、
前記流量測定手段によって検知される吸着エアの流量減少によって吸着ノズルの基板への接近を検知し、吸着ノズルの下降を停止させた時のZ軸位置や、吸着エアの流量によって、該吸着ノズルの基板への接近距離を検知し、該接近距離に基づいて、電子部品を搭載する箇所の高さを検知し、該高さに基づいて前記電子部品と基板の接触を検知することを特徴とする電子部品圧着搭載装置。 In the electronic component crimping and mounting device for mounting the electronic component on the substrate by lowering the mounting head after the mounting head sucks the electronic component and moves it to a predetermined position on the substrate,
A suction nozzle that is mounted on the mounting head and sucks the electronic component;
A contact detection means for detecting that the electronic component sucked by the suction nozzle has contacted the substrate during the lowering;
A support member that movably supports the suction nozzle along the vertical direction;
A Z-axis motor fixed to the mounting head and moving the suction nozzle up and down via the support member;
A voice coil motor or an air slider, wherein the main body is fixed to the support member, the moving part is connected to the suction nozzle side, and is used as a drive motor for moving the suction nozzle up and down by driving;
The suction nozzle and the contact detection unit are driven upward until the contact detection unit detects the contact between the electronic component and the substrate when the pressure mounting is performed while the suction nozzle is lowered by the Z-axis motor. And control means for controlling the drive motor so as to compensate for these dead weights,
The suction nozzle is connected to a vacuum suction source,
The contact detection means includes a flow rate measurement means for measuring a change in the air flow rate in the suction nozzle, and a distance detection means for detecting the distance between the suction nozzle and the substrate,
The approach of the suction nozzle to the substrate is detected by a decrease in the suction air flow detected by the flow rate measuring means, and the suction nozzle flow rate is determined by the Z-axis position when the suction nozzle is lowered and the suction air flow rate. detecting the approach distance to the substrate, based on該接short distance, detects the height of a portion for mounting the electronic component, wherein the benzalkonium to detect contact of the electronic component and the substrate based on the height- Electronic component crimping mounting device.
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