JP4948447B2 - フィルム部材の打ち抜き供給装置 - Google Patents

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本発明は、各種のフラットディスプレイパネルの基板に半導体回路素子であるTCP(Tape Carrier Package)をTAB(Tape Automated Bonding)搭載するため等として用いられ、配線パターンが含まれ、また配線パターンに加えて各種の電子部品や半導体回路素子を実装したフィルム部材を構成するフィルム部材領域、例えばTCP領域を長さ方向に向けて所定のピッチ間隔で多数形成した長尺のテープからフィルム部材領域毎に切断して、真空吸着ヘッド等を有する移載手段により取り出すことができる位置に搬送するフィルム部材の打ち抜き供給装置に関するものである。
フラットディスプレイパネルとして、例えば液晶パネルは、2枚の透明基板を重ね合わせたものから構成され、これら両透明基板の間に液晶を封入される。重ね合わせ基板を構成する一方の透明基板(下基板)の少なくとも1辺、最大で4辺を他方の基板(上基板)より張り出させて、この下基板の張り出し部に半導体回路素子が所定数搭載される。基板に搭載される半導体回路素子はドライバ回路として機能するものであり、ICチップのみから構成されて下基板の上に直接搭載されるものと、配線パターンを形成したフィルム上にICチップを実装したTCPとして構成され、このTCPからなるフィルムの一方側の辺を下基板に接続するようにして搭載するものとがある。
TCPを重ね合わせ基板にTAB搭載するために、下基板の張り出し部に、予めACF(Anisotropic Conductive Film)を貼り付けておき、このACF上にTCPが加熱下で加圧することにより圧着される。そして、TCPの他側の辺には印刷回路基板が接続される。
TCPの供給装置は、TCP形成領域が一定のピッチ間隔をもって多数形成されているTABテープを巻回した供給リールから所定の引き回し経路を経て巻き取りリールに巻き取らせるようになし、このテープ引き回し経路において、TABテープが水平方向に送られる部位に打ち抜き金型を配設し、TABテープをTCP形成領域毎に間欠送りを行うようになし、その都度打ち抜き金型を作動させて、フィルム部材としてのTCPが打ち抜かれる。このようにして打ち抜かれたTCPは、例えば真空吸着ヘッドを備えたピックアンドプレイス手段等の移載手段に保持させた状態で重ね合わせ基板に対面させて位置調整を行い、その後に重ね合わせ搭載されることになる。このように、TABテープからTCPを打ち抜いて基板に移載する装置は特許文献1や特許文献2等に開示されている。
特開平09−29699号公報 特開平11−243297号公報
前述した重ね合わせ基板は長方形のものであり、短辺と長辺とでは異なるTCPが搭載される。3辺にTCPを搭載する場合において、2短辺と1長辺とにTCPを搭載するようにした特許文献1では、両短辺に対して同じTCPが搭載されるようにしており、特許文献2では2つの長辺と1つの短辺とに異なるTCPが搭載される。従って、特許文献1では2系統のテープ供給部とTCPの打ち抜き部が設けられ、また特許文献2では3系統のテープ供給部及びTCPの打ち抜き部が設けられる。ただし、これら各系統から同時にTCPが供給されるのではなく、いずれかの系統からTCPが供給されているときには、他の1または2系統は停止状態に保持されることになる。
ところで、液晶ディスプレイの製造装置においては、その製造効率を向上するために、可能な限り工程をオーバーラップさせ、また複数の処理を同時に行い、さらには並列的に処理を行うようにする傾向にある。従って、同時に複数のTCPを供給することが効率上から望ましい。TCP打ち抜き部において、正確に打ち抜きを行うために、TABテープにある程度の張力を与えた状態にする。従って、供給されたTABテープには伸びが生じることがあり、TABテープにおける複数のTCP形成領域間に張力を作用させると、各打ち抜き位置が微妙に変化することになる。このために、各TCP形成領域の位置を高精度な位置決めを行うことができない等の点から、連続するTABテープから送り出されるTCP領域から複数のTCPを同時に打ち抜いて、基板に供給するように構成したものは、未だ実現されておらず、またその必要性もないとされていた。
ここで、液晶ディスプレイの製造装置をさらに効率化するために、TCPの移載の高速化が図られ、また移載装置に真空吸着ヘッドを複数設けることも考えられ、これらの点を勘案すれば、複数のTCPを同時に打ち抜くように構成するのは生産効率の点から有利である。従って、本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で、少なくとも配線パターンが含まれるフィルム部材を構成する領域を多数形成したテープから複数のフィルム部材を同時に若しくはほぼ同時に打ち抜けるようにすることを目的としてなされたものである。
前述した目的を達成するために、本発明は、少なくとも配線パターンが含まれるフィルム部材を構成するフィルム部材領域を長さ方向に向けて所定のピッチ間隔で多数形成した長尺のテープを供給リールから繰り出して、打ち抜き金型により前記フィルム部材領域毎に打ち抜き、このようにして打ち抜かれたフィルム部材を基板に供給する装置であって、前記テープの送り方向に配設され、同時にまたはほぼ同時に複数の前記フィルム部材領域を打ち抜く複数の打ち抜き金型と、前記各打ち抜き金型で打ち抜かれた各フィルム部材を前記基板への供給位置に搬送するフィルム部材搬送手段と、前記テープの前記フィルム部材領域毎に前記各打ち抜き金型の位置に位置決めするように間欠送りをするテープ送り手段と備える構成としたことを特徴とするものである。

ここで、テープは、例えば配線パターンを形成したフィルム上にICチップを実装したTCP領域をフィルム部材領域としたTABテープである。従って、テープが打ち抜かれるとTCPが形成される。ただし、これ以外でも、配線パターンだけを形成したもの、ICチップ以外の半導体回路素子が実装されたもの、半導体回路素子以外の電子部品が実装されたものであっても良い。テープから打ち抜かれたフィルム部材がTCPである場合には、搭載される基板は、液晶パネル,PDPパネル,有機ELパネル等のディスプレイパネルとなる。基板は長方形または正方形のガラス等の透明基板を2枚重ね合わせたものから構成され、この基板の1辺乃至4辺のそれぞれに複数のTCPが搭載される。
テープは、垂直状態にして送るようにしても良いが、好ましくは水平状態で送られる水平搬送領域とする。そして、この水平搬送領域の途中位置に、打ち抜き金型と、打ち抜かれたフィルム部材を搬送するフィルム部材搬送手段とのユニットが複数平行に設けられる。打ち抜き金型は一対の刃部材から構成され、テープを水平搬送する場合には、刃部材は上下に配置し、これら両刃部材間をテープが走行させるようにする。両刃部材のうちの少なくとも一方を可動刃部材とするが、上側の刃部材を可動刃部材とするのが望ましい。これら打ち抜き金型の間隔はテープにおけるフィルム部材領域の間隔と一致させるか、そうでない場合にはテープにおけるフィルム部材領域の間隔の整数倍の間隔とする。即ち、前のフィルム部材領域の先頭位置から後のフィルム部材領域の先頭の位置までの間隔をdとし、打ち抜き金型の配置数をN箇所、それらの配置間隔をD(Dはdまたはdの整数倍)とした場合、テープの送りは、N回分は間隔d毎に間欠送りを行い、その後に(N−1)×Dの間隔分だけ送るようになし、次いでN回分は間隔d毎に間欠送りし、さらに(N−1)×Dの間隔の長さ分を送るという動作を繰り返すように設定する。
テープの送り方向において、最先端部に位置する打ち抜き金型と、最基端部に位置する打ち抜き金型との間には距離があり、打ち抜きを正確かつ確実に行うために、テープにはある程度張力をもった状態とする。このために、テープの伸び等を考慮すれば、各々のフィルム部材の位置には多少ではあるがずれが生じる可能性がある。フィルム部材が配線パターンのみを有するものであれ、またTCPのように、ICチップと、それからの配線パターンが形成されているものであれ、基板への搭載時の位置合わせを行うためのアライメントマークが設けられるのが一般的である。従って、アライメントマークを含む部位が打ち抜かれる領域に入っておれば、打ち抜き位置が多少ずれたとしても格別問題となることはない。つまり、基板に搭載する際にアライメントマークを基準として位置調整が可能であることから、多少の打ち抜き寸法誤差が生じていても、基板に搭載するためには格別に差し支えることはない。
打ち抜かれたフィルム部材を搬送する搬送手段は、搬送ベルトや矩形送り手段等から構成されるが、この搬送手段は、打ち抜き金型の配設位置に対して、テープの送り方向と直交する方向に向けて搬送するのが、フィルム部材を基板に移載する上で便利である。そして、この搬送手段はピッチ送りとして、少なくとも画像認識により打ち抜かれたフィルム部材の位置を検出する位置検出部を有する構成となし、またこの位置検出部で検出されたフィルム部材の位置を正確な位置となるように補正する位置補正部も設けると、基板に搭載するために、少なくとも粗位置決めを行うことができる。
簡単な構成で、テープから複数のTCP等のフィルム部材を同時に若しくはほぼ同時に打ち抜くことができて、円滑かつ迅速に基板に搭載でき、また必要に応じて同時に複数のフィルム部材を基板に搭載することができ、その搭載工程の効率化が図られる。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。まず、図1にフィルム部材としてのTCPが搭載される基板の一例としての液晶パネルの構成を示す。同図において、基板1は重ね合わせ基板であり、液晶を封入したギャップを有する上下2枚の透明基板から構成される。下基板1aは上基板1bより大きなサイズを有するものであり、図示したものでは、下基板1aは、4つの辺全てにおいて、上基板1bから張り出している。これら各張り出し部にはACF(図示せず)が貼り付けられており、このACFの上に所定枚数のTCP2を圧着することによりTAB搭載されている。また、TCP2の他端には印刷回路基板3が接続されている。
TCP2は、図2に示したように、長尺のTABテープ4に一定の間隔毎にTCP形成領域5を設けたものから構成され、このTABテープ4はTCP形成領域5毎に打ち抜かれることになる。ここで、TCP2は、ICチップ6を有し、このICチップ6からの配線パターン6aが形成されており、図2において点線で囲った領域がTCP形成領域5である。また、TCP形成領域5には、適宜の箇所にアライメントマーク7が形成されている。さらに、TABテープ4の両側部の近傍部位には、スプロケット孔8が一定の間隔をもって形成されており、TABテープ4はこのスプロケット孔8にスプロケットを係合させることによって、所定の張力を持たせるようにして送られる。
以上のように、TCP2はTABテープ4から打ち抜かれて基板1に搭載されるものであり、TCP2は同時に複数、本実施の形態では3個のTCP2が同時にTABテープ4から打ち抜かれて、同時に基板1に搭載されるように構成されている。即ち、図3及び図4に示したように、TABテープ4は供給リール9から送り出されて、図示しない巻き取りリールに巻き取られることになる。TABテープ4はICチップ6を実装した面を下に向けて、水平方向に搬送される。このTABテープ4の搬送経路において、TABテープ4が水平方向に搬送される部位には打ち抜きステージ10が設けられており、この打ち抜きステージ10には打ち抜き金型11がTABテープ4の搬送方向に向けて3箇所配置されている。
TABテープ4の引き回し経路において、打ち抜きステージ10の搬送方向の上流側及び下流側の位置にはガイドローラ12,13が設けられており、ガイドローラ13より下流側の位置にはTABテープ4のスプロケット孔8に係合する駆動スプロケット14が配置されている。TABテープ4の送りはこの駆動スプロケット14により行われる。また、ガイドローラ12,13は一体的に上下動するようになっており、TABテープ4は間欠送りと昇降動作とが繰り返し行われるようになっている。打ち抜きステージ10に設けた打ち抜き金型11は、図5及び図6に示したように、固定刃部材20と可動刃部材21とから構成されている。固定刃部材20は方形枠状のものから構成され、刃部20aは開口部のエッジであり、また可動刃部材21には、その下面に刃部21aが形成されている。
可動刃部材21は上部側に位置しており、ガイドロッド22に沿って昇降可能となっている。そして、可動刃部材21の上部には、加圧部材23が設けられており、この加圧部材23により可動刃部材21をガイドロッド22に沿って下降させて、図5の状態から図6の状態とする。これによって、可動刃部材21の刃部21aが固定刃部材20の刃部20aと交差し、その結果TABテープ4からTCP2が打ち抜かれる。そして、加圧部材23による加圧力が解除されると、可動刃部材21は復帰ばね24の作用によって上昇することにより固定刃部材20から離間する。
ガイドローラ12,13によりガイドされるTABテープ4は、間欠送りと、昇降動作とを繰り返すものであり、TABテープ4を送るときには、下方を向いているICチップ6が固定刃部材20と干渉しないようにするために、TABテープ4を上昇させた位置とする。このTABテープ4のTCP形成領域5の部位が固定刃部材20の上方位置に送られると、この固定刃部材20上に当接させて、可動刃部材21を下降させることにより打ち抜かれることになる。
打ち抜かれたTCP2は、ICチップ6が上方を向くように反転させて、コンベア30上に載置される。このために、固定刃部材20は方形枠状で上下に貫通したものから構成されており、図7に示したように、この固定刃部材20の下部位置にはTCP2を反転させる反転移載手段25が設けられている。この反転移載手段25は、先端に真空吸着部材26を設けた反転用アーム27を備えている。反転用アーム27は、図7に実線で示したように、打ち抜き金型11が作動して、TCP2が打ち抜かれる際には、真空吸着部材26を上方に向けた状態で、固定刃部材20の下方に配置されて、TABテープ4から分離されて、固定刃部材20から下降するTCP2を受け取る受け取り位置となる。また、真空吸着部材26がTCP2を受け取ると、矢印で示したようにして反転させて、同図に仮想線で示したように、このTCP2をコンベア30上に載置する受け渡し位置に変位することになる。
コンベア30上に載置されたTCP2はピッチ送りされるようになっており、1ピッチ進んだ位置は位置検出部31であって、この位置検出部31には、上部にカメラ32が設けられて、このカメラ32によりTCP2のアライメントマーク7を撮影して、画像処理により基準となる位置に対する位置ずれの有無と、位置ずれ方向及び位置ずれ量とが検出される。また、もう1ピッチ進んだ位置は位置補正部33である。この位置補正部33には、上部に真空吸着部材34aを有する位置調整手段34が設置されており、この位置調整手段34は、位置検出部31で検出されたTCP2の位置に応じて、このTCP2を直交2軸(X,Y方向)及び回転方向(θ方向)の位置調整が行われる。さらに1ピッチ前進した位置が搬出位置35であり、この搬出位置35には、圧着手段36が配置されており、この圧着手段36によりTCP2が取り出されて、基板1の所定の位置に圧着されることになる。
打ち抜きステージ10には3個の打ち抜き金型11がTABテープ4の送り方向に並べて設けられており、これらの打ち抜き金型11によって、同時に若しくは僅かな時間差を置いてTCP2が打ち抜かれる。ここで、打ち抜き金型11はTABテープ4におけるTCP形成領域6の間隔、つまり一つのTCP形成領域6の先端位置から後のTCP形成領域6の先頭の位置までの間隔をd(図2)とし、打ち抜きステージ10に配設した打ち抜き金型11の配置数をN箇所、それらの配置間隔をD(図3)とした場合、TABテープ4の送りは、間隔d分の間欠送りと、(N−1)×Dの距離分の長間隔送りとが行われる。具体的には、本実施の形態では、打ち抜き金型11が間隔dの2倍の間隔で3箇所設けられているので、2回の間隔d分の間欠送り毎に2D分の長さの間隔送りが行われる。
打ち抜き金型11において、固定刃部材20から可動刃部材21が離間しているときには、その間をTABテープ4が送られるようになっており、このときには、TABテープ4に設けられているTCP2が固定刃部材20の表面に対して非接触状態で送られる。TCP2が打ち抜き金型11における打ち抜き位置にまで進行すると、TABテープ4の送りを停止させて、TABテープ4を固定刃部材20の表面に当接する位置まで下降させる。この状態で、可動刃部材21を下降させることによって、TCP2が打ち抜かれる。このときには、反転移載手段25の真空吸着部材26は受け取り位置とすることによって、打ち抜かれたTCP2はこの真空吸着部材26に保持されることになる。
TCP2の打ち抜きが行われると、反転移載手段25の反転アーム27を作動させることにより、TCP2が吸着されている真空吸着部材26を反転させて、受け渡し位置に変位させる。これによって、TCP2はコンベア30上に当接することになり、この状態で真空吸着部材26からTCP2を脱着させて、打ち抜いたTCP2をコンベア30上に移載する。これと共に、TABテープ4を上昇させ、またTABテープ4が送られる。ここで、TCP2は1箇所置きに3箇所打ち抜かれているから、送り量はTCP2の間隔d分とする。これによって、各打ち抜き金型11の位置には、新たなTCP2の形成部が位置する。この状態で、再び打ち抜き金型11を作動させて、TCP2の打ち抜きを行い、反転移載手段25により打ち抜かれたTCP2をコンベア30に移載する。
以上の動作により、TABテープ4には、合計6箇所のTCP2の形成部が打ち抜かれたことになる。また、このときには、TABテープ4は間隔D分だけ前進している。そこで、次の回には、TABテープ4の送り量を2×D、つまり4×dの間隔とする。これによって、新たなTCP2の形成箇所が各打ち抜き金型11の位置に移行する。以下、この送りを繰り返すことによって、打ち抜き金型11によってTABテープ4からTCP2が3個ずつ打ち抜かれる。
コンベア30に移載されたTCP2は、このコンベア30が1ピッチ分前進することにより位置検出部31に移行する。この位置検出部31において、カメラ32により基準となる位置に対するX,Y,θ方向の位置のずれを検出する。そして、次のTCP2がコンベア30に供給された後に、コンベア30が再び1ピッチ分前進する。その結果、位置ずれ検出が行われたTCP2は位置補正部33に移行することになる。そこで、位置調整手段34における真空吸着部材34aを作動させて、TCP2を吸着してコンベア30から離間させた状態で、X,Y,θ方向の位置を調整する。このようにして、位置調整されたTCP2は、さらに次のTCP2がコンベア30に供給されると、搬出位置35まで進行し、その後圧着手段36により搬出されて、基板1に圧着されることになる。
ここで、位置検出部31におけるTCP2の位置検出及び位置補正部33におけるTCP2の位置補正は、このTCP2に設けたアライメントマーク7を基準として行われるものであり、また基板1を構成する下基板1aにおけるTCP2が搭載される部位にもアライメントマークが設けられており、これらアライメントマーク間で位置合わせがなされた後に、加熱下で加圧することによってTCP2の圧着が行われる。従って、打ち抜き時に多少打ち抜き位置がずれたとしても、打ち抜かれた領域内にICチップ6及び配線パターン6aと、アライメントマーク7とが入っておれば、打ち抜き切断位置が多少ずれたとしても格別問題とはならない。
打ち抜きステージ10ではTABテープ4の送り方向に3個の打ち抜き金型11を配設して、TABテープ4から同時に3個のTCP2を打ち抜いていることになる。このために、TABテープ4の伸び等に起因して、例えば先頭の打ち抜き金型11と最後の打ち抜き金型11の位置とで、TCP2の位置に多少ずれが生じることもある。しかしながら、基板1及び印刷回路基板3に接続したときに、TCP2に設けた配線パターン6aとこれら基板1及び印刷回路基板3の電極との間での電気的接続が不能になるようなことはない。
このように、複数のTCP2を同時に、若しくはほぼ同時に打ち抜くことによって、基板1に同時に複数のTCP2を搭載することができ、製造効率を向上させることができるようになる。また、同時に搭載しない場合でも、TCP2の供給部の動作に余裕が得られることから、前述した打ち抜き後にTCP2を予め位置決めできるようになり、このTCP2を基板1に圧着する操作の操作性の向上及び正確性の確保が図られる。
フィルム部材としてのTCPを搭載した基板の平面図である。 フィルム部材領域を設けたテープとしてのTABテープの構成を示す説明図である。 TCPの打ち抜き機構の概略構成を示す平面図である。 図3の正面図である。 打ち抜き金型の構成説明図である。 TCPを打ち抜いた状態を示す図5と同様の構成説明図である。 図3の側面図である。
符号の説明
1 基板 1a 下基板
1b 上基板 2 TCP
4 TABテープ 5 TCP形成領域
6 ICチップ 6a 配線パターン
7 アライメントマーク 10 打ち抜きステージ
11 打ち抜き金型 20 固定刃部材
21 可動刃部材 25 反転移載手段
30 コンベア 31 位置検出部
33 位置補正部 35 搬出位置

Claims (5)

  1. 少なくとも配線パターンが含まれるフィルム部材を構成するフィルム部材領域を長さ方向に向けて所定のピッチ間隔で多数形成した長尺のテープを供給リールから繰り出して、打ち抜き金型により前記フィルム部材領域毎に打ち抜き、このようにして打ち抜かれたフィルム部材を基板に供給する装置であって、
    前記テープの送り方向に配設され、同時にまたはほぼ同時に複数の前記フィルム部材領域を打ち抜く複数の打ち抜き金型と、
    前記各打ち抜き金型で打ち抜かれた各フィルム部材を前記基板への供給位置に搬送するフィルム部材搬送手段と、
    前記テープの前記フィルム部材領域毎に前記各打ち抜き金型の位置に位置決めするように間欠送りをするテープ送り手段と
    を備える構成としたことを特徴とするフィルム部材の打ち抜き供給装置。
  2. 前記打ち抜き金型は上下に配置した一対の刃部材から構成され、前記テープは両刃部材間を水平方向に送られるものであり、これら刃部材の少なくとも一方が可動刃部材であることを特徴とする請求項1記載のフィルム部材の打ち抜き供給装置。
  3. 前記複数の打ち抜き金型の配設間隔は、前記テープの前記フィルム部材領域の配置間隔またはその整数倍の間隔とする構成としたことを特徴とする請求項1または請求項2記載のフィルム部材の打ち抜き供給装置。
  4. 前記フィルム部材搬送手段は前記打ち抜かれたフィルム部材をピッチ送りするものであり、前記打ち抜き金型の配設位置に対して、前記テープの送り方向と直交する方向に向けており、この搬送手段には、打ち抜かれたフィルム部材の位置を検出する位置検出部と、フィルム部材の位置補正部とを設ける構成としたことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のフィルム部材の打ち抜き供給装置。
  5. 前記テープは配線パターンを形成したフィルム上にICチップを実装したTCP領域をフィルム部材領域としたTABテープであることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のフィルム部材の打ち抜き供給装置。
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