JP5824629B2 - 電子部品のピックアップ方法および電子部品実装方法 - Google Patents

電子部品のピックアップ方法および電子部品実装方法 Download PDF

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Description

本発明は、フレキシブル基板などの可撓性領域を含む電子部品を部品供給部から取り出す電子部品のピックアップ方法および電子部品実装方法に関するものである。
可撓性を有するフレキシブル基板は形状変化の自由度が高いため、限定されたサイズの筐体内部でモジュール基板を接続するための接続手段として広く用いられている。フレキシブル基板の端部は部品接続用端子列が形成された接続領域となっており、モジュール基板を配線基板に接続する際には、フレキシブル基板を屈曲させることにより、配線基板の既実装部位との干渉を避けることが可能となっている。このようなフレキシブル基板を含むモジュール基板の部品供給部からの取り出しや基板への実装には、相対高さ位置が異なる2つの吸着部を備えた実装ヘッドによってモジュール基板を吸着保持することが行われる(例えば特許文献1参照)。これにより、部品接続用端子列が形成された一端部を他端部と異なる高さで保持することができ、配線基板の既実装部位との干渉が防止される。
特開2008−192895号公報
しかしながら上述の先行技術においては、部品接続用端子列が形成された端部とモジュール基板の他部分との間に高さ差を設けた状態で保持させる構成に起因して、設備構造の複雑化を招くとともに配線基板との接続位置に位置ずれが生じやすいという難点があった。すなわち特許文献例においては実装ヘッドによる吸着保持に先立って、フレキシブル基板を屈曲させて一端部を他端部とを異なる高さにするための専用の駆動機構を必要としており、設備構造の複雑化が避けられなかった。
またフレキシブル基板を屈曲させた状態でモジュール基板を取り出す吸着保持動作の際にフレキシブル基板の位置ずれが生じやすく、部品接続用端子列と配線基板との位置合わせ精度が確保されず、安定した実装精度を得ることが困難であった。このように従来技術においては、フレキシブル基板などの可撓性領域を含む電子部品を対象とする電子部品のピックアップおよび配線基板への実装には、簡便な機構で安定した実装精度を得ることが困難であるという課題があった。
そこで本発明は、フレキシブル基板などの可撓性領域を含む電子部品を対象として、簡便な機構で安定した実装精度を得ることができる電子部品のピックアップ方法および電子部品実装方法を提供することを目的とする。
本発明の電子部品のピックアップ方法は、少なくとも一部に可撓性領域を含み一端側と他端側との相対的な高さ位置が変更可能であり且つ前記一端側に部品側接続端子列が形成されトレイ部材に装着された状態で供給される電子部品を、部品供給部のトレイ載置部に載置された前記トレイ部材からピックアップヘッドにより真空吸着して取り出す電子部品のピックアップ方法であって、前記トレイ部材は、電子部品の前記一端側を下方から支持する第1支持部と、第1支持部に対して異なる高さに形成され前記部品側接続端子列と前記他端側との間に高さ差が生じる形態となるように前記他端側を下方から支持する第2支持部と、前記第1支持部および第2支持部に開口して前記トレイ部材を貫通して設けられ前記トレイ載置部に載置された状態でトレイ載置部の吸引孔と連通する貫通孔とを有し、前記ピックアップヘッドは、前記電子部品の前記一端側を真空吸着する第1吸着部と、前記一端側と前記高さ差だけ高さが異なる位置で前記他端側を真空吸着する第2吸着部とを有し、前記第1支持部、第2支持部による前記電子部品の下方からの支持のうち、少なくとも前記第2支持部によって前記他端側を下方から支持することにより、前記電子部品を前記トレイ部材に水平方向に位置決めされた状態で装着する部品装着工程と、前記トレイ部材に装着された電子部品の上に押さえ部材を載置してこの電子部品をトレイ部材に対して押しつけて挟持する押さえ部材載置工程と、前記押さえ部材が載置されたトレイ部材を前記トレイ載置部に載置するトレイ載置工程と、前記トレイ載置部に設けられた部品吸着手段によって前記電子部品をトレイ部材を介して真空吸着する部品吸着工程と、前記電子部品を真空吸着したトレイ部材から前記押さえ部材を取り除く押さえ部材除去工程と、前記ピックアップヘッドを前記電子部品を真空吸着したトレイ部材に対して下降させて前記第1吸着部を前記一端側に当接させるとともに前記第2吸着部を前記他端側に当接させるヘッド下降工程と、前記第1吸着部および前記第2吸着部から真空吸着して前記ピックアップヘッドによって電子部品を吸着保持するとともに、前記部品吸着手段による前記電子部品の真空吸着を解除する部品吸着工程と、前記ピックアップヘッドを上昇させて吸着保持した前記電子部品を取り出す部品ピックアップ工程とを含む。
本発明の電子部品実装方法は、少なくとも一部に可撓性領域を含み一端側と他端側との相対的な高さ位置が変更可能であり且つ前記一端側に部品側接続端子列が形成されトレイ部材に装着された状態で供給される電子部品を、部品供給部のトレイ載置部に載置された前記トレイ部材からピックアップヘッドにより真空吸着して取り出して、実装ヘッドによって基板保持部に位置決め保持された配線基板に実装する電子部品実装方法であって、前記トレイ部材は、電子部品の前記一端側を下方から支持する第1支持部と、第1支持部に対して異なる高さに形成され前記部品側接続端子列と前記他端側との間に高さ差が生じる形態となるように前記他端側を下方から支持する第2支持部と、前記第1支持部および第2支持部に開口して前記トレイ部材を貫通して設けられ前記トレイ載置部に載置された状態でトレイ載置部の吸引孔と連通する貫通孔を有し、前記ピックアップヘッドおよび実装ヘッドは、前記電子部品の前記一端側を真空吸着する第1吸着部と、前記一端側と前記高さ差だけ高さが異なる位置で前記他端側を真空吸着する第2吸着部とを有し、前記第1支持部、第2支持部による前記電子部品の下方からの支持のうち、少なくとも前記第2支持部によって前記他端側を下方から支持することにより、前記電子部品を前記トレイ部材に水平方向に位置決めされた状態で装着する部品装着工程と、前記トレイ部材に装着された電子部品の上に押さえ部材を載置してこの電子部品をトレイ部材に対して押しつけて挟持する押さえ部材載置工程と、前記押さえ部材が載置されたトレイ部材を前記トレイ載置部に載置するトレイ載置工程と、前記トレイ載置部に設けられた部品吸着手段によって前記電子部品をトレイ部材を介して真空吸着する部品吸着工程と、前記電子部品を真空吸着したトレイ部材から前記押さえ部材を取り除く押さえ部材除去工程と、前記ピックアップヘッドを前記電子部品を真空吸着したトレイ部材に対して下降させて前記第1吸着部を前記一端側に当接させるとともに前記第2吸着部を前記他端側に当接させるヘッド下降工程と、前記第1吸着部および前記第2吸着部から真空吸着して前記ピックアップヘッドによって電子部品を吸着保持するとともに、前記部品吸着手段による前記電子部品の真空吸着を解除する部品吸着工程と、前記ピックアップヘッドを上昇させて吸着保持した前記電子部品を取り出す部品ピックアップ工程と、取り出された電子部品を前記実装ヘッドによって前記基板保持部に位置決め保持された配線基板に移送する部品移送工程と、前記実装ヘッドを下降させて前記部品側接続端子列を前記配線基板に形成された基板側接続端子列に接続する部品接続工程とを含む。
本発明によれば、一部に可撓性領域を含みトレイ部材に装着された状態で供給される電子部品をピックアップヘッドにより取り出す電子部品のピックアップにおいて、高さの異なる第1支持部および第2支持部が設けられたトレイ部材に電子部品を水平方向に位置決めされた状態で装着した後、この電子部品の上に押さえ部材を載置してこの電子部品をトレイ部材に対して押しつけて挟持することにより、電子部品の一端側と他端側との間に高さ差が生じる形態となるように下方から支持した状態でトレイ載置部に載置して電子部品をトレイ部材によって吸着保持し、次いで押さえ部材を取り外した後に電子部品の一端側を真空吸着する第1吸着部と一端側とトレイ部材の高さ差だけ高さが異なる位置で他端側を真空吸着する第2吸着部とを有するピックアップヘッドによって電子部品を取り出す構成を採用することにより、フレキシブル基板などの可撓性領域を含む電子部品を対象として、簡便な機構で安定した実装精度を得ることができる。
本発明の実施の形態1の電子部品実装装置の斜視図 本発明の実施の形態1の電子部品実装装置の作業対象となる配線基板および電子部品の構成説明図 本発明の実施の形態1の電子部品実装装置におけるトレイ部材による電子部品の保持形態の説明図 本発明の実施の形態1の電子部品実装装置に用いられる実装ヘッドの構成を示す断面図 本発明の実施の形態1の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態1の電子部品実装方法の工程説明図 本発明の実施の形態1の電子部品実装方法の工程説明図 本発明の実施の形態1の電子部品実装方法の工程説明図 本発明の実施の形態2の電子部品実装装置におけるトレイ部材による電子部品の保持形態の説明図 本発明の実施の形態2の電子部品実装方法の工程説明図 本発明の実施の形態2の電子部品実装方法の工程説明図 本発明の実施の形態2の電子部品実装方法の工程説明図
(実施の形態1)
まず図1を参照して、電子部品実装装置1の構成を説明する。電子部品実装装置1は、フレキシブル基板とリジッド基板を予め接続したモジュール基板など、少なくとも一部に可撓性領域を含む電子部品であってトレイ部材に装着された状態で供給される電子部品を、部品供給部からピックアップヘッドによって真空吸着して取り出して、実装ヘッドによって基板保持部に位置決め保持された配線基板に実装する機能を有するものである。
図1において、電子部品実装装置1は、X方向に直列に配置された部品供給部2、基板保持部3の上方に部品実装機構を配設した構成となっている。部品実装機構は、実装ヘッド10を昇降(矢印a)させるヘッド昇降機構9およびヘッド昇降機構9をX方向(矢印b)に移動させる移動テーブル8を備えており、実装ヘッド10によって部品供給部2から取り出されたモジュール基板6(電子部品)は、基板保持部3に位置決め保持された配線基板12に実装される。すなわち本実施の形態1においては、実装ヘッド10がモジュール基板6を部品供給部2から取り出すピックアップヘッドを兼ねる形態となっている。
部品供給部2はY軸テーブル2Y、X軸テーブル2Xを積層したXYテーブル機構を備えており、X軸テーブル2X上には保持テーブル4が装着されている。保持テーブル4にはモジュール基板6が装着される複数のトレイ部材を格子状に規則配列で収納するトレイホルダ5が載置されている。Y軸テーブル2Y、X軸テーブル2Xを駆動することによりトレイホルダ5はY方向、X方向(矢印c、d)へ水平移動し、実装ヘッド10によるピックアップ位置に移動する。ピックアップ位置の上方には第1カメラ7が撮像方向を下向きにして配設されており、第1カメラ7による撮像結果を認識処理することにより、ピックアップ対象のモジュール基板6が位置認識される。
基板保持部3はY軸テーブル3Y、X軸テーブル3Xを積層したXYテーブル機構を備えており、X軸テーブル3X上には基板ホルダ11が装着されている。基板ホルダ11はモジュール基板6が実装される配線基板12を保持しており、Y軸テーブル3Y、X軸テーブル3Xを駆動することにより配線基板12はY方向、X方向(矢印e、f)へ水平移動する。移動テーブル8の下面には、基板保持部3の上方に対して進退自在(矢印g)な第2カメラ13が配設されている。モジュール基板6を吸着保持した実装ヘッド10を基板ホルダ11に保持された配線基板12の上方に位置させた状態で、第2カメラ13を実装ヘッド10と配線基板12との間に進出させることにより、実装ヘッド10に吸着保持された状態のモジュール基板6および配線基板12を同時に撮像して位置認識することができる。
次に図2を参照して、電子部品実装装置1の作業対象となる電子部品であるモジュール基板6および配線基板12について説明する。モジュール基板6は、ガラエポ基板などのリジッド基板15の表面15aの端部に薄型の樹脂基板などの可撓性のフレキシブル基板16を接続して構成されており、少なくとも一部に可撓性領域を含んだ形態となっている。この構成により、フレキシブル基板16を撓ませてモジュール基板6の一端側E1と他端側E2との相対的な高さ位置を変更することが可能となっている。リジッド基板15、フレキシブル基板16には、前工程において実装されたコネクタ部品やチップ部品などの既実装部品17、18、19が存在しており、モジュール基板6の一端側E1に相当するフレキシブル基板16の裏面16bには、配線基板12の所定位置に形成された基板側接続端子列12aに接続される部品側接続端子列16cが形成されている。モジュール基板6を配線基板12に実装する際には、フレキシブル基板16を撓ませることにより、モジュール基板6の一端側E1と他端側E2との相対的な高さ位置を配線基板12における実装姿勢に応じて合わせる。
次に図3を参照して、部品供給部2においてモジュール基板6をトレイホルダ5に配列する方法について説明する。図3(a)に示すように、まずモジュール基板6は平面視して矩形状のトレイ部材20に対して上方から(矢印h)装着される。次いでモジュール基板6は、同様に平面視して矩形状でトレイ部材20に対して着脱自在に設けられた押さえ部材23によって、上方から(矢印i)押さえ込まれて挟持された状態で保持される。本実施の形態1においては、モジュール基板6は部品側接続端子列16cを下面側にした姿勢でトレイ部材20に装着され、ピックアップヘッドを兼ねる実装ヘッド10が、部品側接続端子列16cを下面側にした姿勢のモジュール基板6をトレイ部材20から直接取り出す形態となっている。
トレイ部材20には、モジュール基板6の一端側E1を下方から支持する第1支持部20aと、第1支持部20aに対して高さ差H1だけ異なる高さに形成されて、部品側接続端子列16cと他端側E2との間に高さ差が生じる形態となるように他端側E2側を下方から支持する第2支持部20bとが設けられている。第1支持部20aと第2支持部20bとの間は、モジュール基板6や既実装部品17との干渉を防止するための逃がしスペース20cとなっている。第1支持部20a、第2支持部20bには、それぞれトレイ部材20を貫通して貫通孔20d、20eが設けられている。さらに、第2支持部20bには位置決めピン21が突設されており、モジュール基板6のリジッド基板15に設けられた位置決め孔15cに位置決めピン21が嵌合することにより、モジュール基板6の水平方向の位置決めが行われる。すなわち、トレイ部材20には、モジュール基板6が水平方向に位置決めされた状態で装着される。
押さえ部材23の下面には、モジュール基板6を押さえつけるための第1押さえ面23a、第2押さえ面23bおよびトレイ部材20に当接する当接面23cが設けられており、第1押さえ面23a、第2押さえ面23bの中間には、モジュール基板6や既実装部品18との干渉を防止するための逃がしスペース23eが設けられている。第1押さえ面23aはフレキシブル基板16の表面16aに当接して一端側E1のフレキシブル基板16を第1支持部20aに対して押し付ける。第2押さえ面23bは、リジッド基板15の表面15aに当接してリジッド基板15を第2支持部20bに押し付ける。当接面23cには位置合わせ孔23dが上下方向に貫通して設けられており、トレイ部材20に植設された位置合わせピン22を位置合わせ孔23dに嵌合させることにより、押さえ部材23はトレイ部材20に対して位置合わせされる。
ここで、第1押さえ面23a、第2押さえ面23b、当接面23cの高さ方向の位置関係は、当接面23cが第1支持部20aに直接当接した状態において、第2押さえ面23bがリジッド基板15の表面15aに密着するように、第2押さえ面23bは当接面23cよりもリジッド基板15の厚み分だけ高くなるように設定されており、さらに第1押さえ面23aは、モジュール基板6の一端側E1のフレキシブル基板16が第1支持部20aに当接した状態においてフレキシブル基板16の表面16aに密着するように、第2押さえ面23bよりも高さ差H2だけ低い位置に設定されている。
すなわち、押さえ部材23は、トレイ部材20に装着されたモジュール基板6の上に着脱自在に載置されてモジュール基板6をトレイ部材20に対して押し付けて挟持する。そしてこのようにしてモジュール基板6を挟持したトレイ部材20および押さえ部材23は、図3(b)に示すトレイ載置部24上にトレイ部材20の下面を載置面24aに当接させた状態で載置される。トレイ載置部24は、図1に示すトレイホルダ5に格子配列で複数設けられており、それぞれのトレイ載置部24には、トレイ部材20における貫通孔20d、20eに対応した位置に2つの吸引孔24bが設けられている。吸引孔24bは第1真空吸引部25に接続されており、第1真空吸引部25を作動させることにより、吸引孔24bから真空吸引する。
図3(c)に示すように、押さえ部材23との間でモジュール基板6を挟持したトレイ部材20をトレイ載置部24に載置した状態では、トレイ部材20に設けられた貫通孔20d、20eは以下に説明する部品吸着手段を構成する吸引孔24bと連通する。そしてこの状態で第1真空吸引部25を作動させることにより、吸引孔24bを介して貫通孔20d、20eから真空吸引され、これによりリジッド基板15およびフレキシブル基板16はそれぞれ第1支持部20a、第2支持部20bに真空吸着により保持される。このようにして部品供給部2のトレイホルダ5に収納されたモジュール基板6は実装ヘッド10によって真空吸着により取り出されるが、この真空吸着による取り出しに先立って、押さえ部材23はモジュール基板6の上から取り除かれる。
上述の構成において、第1真空吸引部25および吸引孔24bは、トレイホルダ5に配列されるトレイ載置部24に設けられ、モジュール基板6が装着されたトレイ部材20が載置された状態でモジュール基板6をトレイ部材20を介して真空吸着する部品吸着手段となっている。なお本実施の形態1では、上述の作業動作をオペレータの手動操作によって行うことを想定しているが、これらの作業動作の一部あるいは全てを、移載ロボット機構などによって自動的に行うようにしてもよい。
次に図4を参照して、実装ヘッド10の構成および機能を説明する。図4において、実装ヘッド10は、図1に示すヘッド昇降機構9によって昇降する昇降軸30の下端部に、上部から順に装着ブロック31、ノズルホルダ32および第1吸着ノズル33を装着し、さらに装着ブロック31の側面に第2吸着ノズル34を配設した構成となっている。昇降軸30、装着ブロック31、ノズルホルダ32にはそれぞれ2系統の第1吸引孔30a、第2吸引孔30b、第1吸引孔31a、第2吸引孔31b、第1吸引孔32a、第2吸引孔32bが形成されており、第1吸引孔30a、31a、32aおよび、第2吸引孔30b、31b、32bはそれぞれ連通している。装着ブロック31は昇降軸30に固着されており、ノズルホルダ32は装着ブロック31にねじ締結されている。真空吸引部を作動させて第2吸引孔30bから真空吸引することにより、第2吸引孔32bによって第1吸着ノズル33は吸着保持される。
第1吸着ノズル33の中央から下方に延出した軸部33aには吸着孔33bが上下に貫通して設けられており、吸着孔33bは第1吸引孔32a、31a、30aを介して第2真空吸引部35と接続されている。また第2吸着ノズル34に設けられた吸着孔34bも同様に第2真空吸引部35に接続されている。第2真空吸引部35を作動させることにより、吸着孔33b、34bから真空吸引し、それぞれの吸着面である第1吸着部33c、第2吸着部34cに吸着対象物を吸着保持することができる。
ここで、第1吸着部33cはモジュール基板6のフレキシブル基板16の端部を、第2吸着部34cはモジュール基板6のリジッド基板15の平面部をそれぞれ吸着するように第1吸着ノズル33および第2吸着ノズル34の平面位置が設定されており、さらにモジュール基板6をトレイ部材20に保持させた状態における高さ差H3だけ第1吸着部33cと第2吸着部34cとの高さ位置が異なるように形状が設定されている。すなわち本実施の形態1においては、ピックアップヘッドを兼ねる実装ヘッド10は、モジュール基板6の一端側E1を真空吸着する第1吸着部33cと、一端側E1と高さ差H3だけ高さが異なる位置で他端側E2を真空吸着する第2吸着部34cとを有する形態となっている。
次に図5を参照して、制御系の構成を説明する。図5において、制御部40は演算装置であり、記憶部41に記憶された各種のプログラムやデータに基づき、以下に説明する各部を制御する。記憶部41には、以下に説明する部品ピックアップ動作および部品実装動作を実行するために必要な動作プログラムや実装データが記憶されている。
画像認識部42は、第1カメラ7、第2カメラ13の撮像結果を認識処理することにより、部品供給部2におけるモジュール基板6の位置認識、基板保持部3における配線基板12および実装ヘッド10に保持されたモジュール基板6の位置認識を行う。制御部40が、部品供給部2、第1真空吸引部25、実装ヘッド10、第2真空吸引部35、移動テーブル8およびヘッド昇降機構9より成るヘッド移動機構、基板保持部3を制御することにより、以下に説明する電子部品のピックアップ動作および取り出した電子部品を基板保持部3に位置決め保持された配線基板12に実装する部品実装動作が実行される。
次に図6〜図8を参照して、電子部品のピックアップ動作および部品実装動作について説明する。図6(a)は、モジュール基板6をトレイ部材20に装着するために位置合わせした状態を示している。ここではまず部品側接続端子列16cが下面側になるように、表面16a、表面15aを上向きにした姿勢でモジュール基板6を保持する。そしてモジュール基板6の方向を、一端側E1、他端側E2がそれぞれ実装ヘッド10の第1支持部20a、第2支持部20bの上方に位置し、リジッド基板15の位置決め孔15cが位置決めピン21の直上に位置するように、モジュール基板6をトレイ部材20に対して位置合わせする。
次いで、図6(b)に示すように、モジュール基板6をトレイ部材20に対して下降させて、位置決め孔15cに位置決めピン21を嵌合させる。これにより、モジュール基板6をトレイ部材20に対して水平方向に位置決めする。このとき、モジュール基板6はリジッド基板15が第2支持部20bに当接することによりトレイ部材20によって下方から支持され、フレキシブル基板16は第1支持部20aの上方で片持ち支持状態となる。なお、フレキシブル基板16の剛性が自重や既実装部品の重さに比べて低い場合には、フレキシブル基板16は片持ちのまま下垂状態となり、先端部近傍が第1支持部20aに当接して支持される。すなわちここでは、第1支持部20a、第2支持部20bによるモジュール基板6の下方からの支持のうち、少なくとも第2支持部20bによって他端側E2を下方から支持することにより、モジュール基板6をトレイ部材20に水平方向に位置決めされた状態で装着する(部品装着工程)。
この後、位置合わせ孔23dに位置合わせピン22を嵌合させながら、トレイ部材20に装着されたモジュール基板6の上に押さえ部材23を載置して、モジュール基板6をトレイ部材20に対して押し付けて挟持する(押さえ部材載置工程)。これにより、図6(c)に示すように、フレキシブル基板16は第1押さえ面23aによって第1支持部20aに、リジッド基板15は第2押さえ面23bによって第2支持部20bにそれぞれ押し付けられる。すなわちモジュール基板6は、一端側E1と他端側E2との間に高さ差H1(図3参照)が生じる形態で、トレイ部材20と押さえ部材23によって挟持される。次いで、押さえ部材23が載置されてモジュール基板6を挟持したトレイ部材20を、トレイ載置部24に載置する(トレイ載置工程)。
そしてトレイ載置部24に設けられた部品吸着手段によって、モジュール基板6をトレイ部材20を介して真空吸着する(部品吸着工程)。すなわち第1真空吸引部25を作動させて、図7(a)に示すように、トレイ載置部24に設けられた吸引孔24bを介して貫通孔20e、20dから真空吸引することにより、フレキシブル基板16を第1支持部20aに、リジッド基板15を第2支持部20bに吸着保持する。
この後、図7(b)に示すように、モジュール基板6を真空吸着したトレイ部材20から押さえ部材23を取り除く(押さえ部材除去工程)。このとき、部品吸着手段による真空吸引は継続していることから、モジュール基板6はリジッド基板15とフレキシブル基板16との間の高さ差を維持した状態でトレイ部材20に保持された状態を保つ。そしてこの状態で、モジュール基板6のピックアップが行われる。すなわちピックアップヘッドとして機能する実装ヘッド10を、モジュール基板6を真空吸着したトレイ部材20に対して下降させて、第1吸着部33cをフレキシブル基板16の一端側E1に当接させるとともに、第2吸着部34cをリジッド基板15の他端側E2に当接させる(ヘッド下降工程)。
そして第2真空吸引部35を作動させて、第1吸着部33cおよび第2吸着部34cから真空吸着して実装ヘッド10によってモジュール基板6を吸着保持するとともに、第1真空吸引部25の作動を停止して部品吸着手段によるモジュール基板6の真空吸着を解除する(部品吸着工程)。これにより、モジュール基板6はトレイ部材20から実装ヘッド10に受け渡される。次いで実装ヘッド10を上昇させて、図7(c)に示すように、吸着保持したモジュール基板6を部品供給部2から取り出す(部品ピックアップ工程)。
この後、取り出されたモジュール基板6を実装ヘッド10によって基板保持部3に位置決め保持された配線基板12に移送する(部品移送工程)。そして実装ヘッド10を下降させてモジュール基板6のフレキシブル基板16に形成された部品側接続端子列16cを、配線基板12に形成された基板側接続端子列12a(図2参照)に接続する(部品接続工程)。
すなわち本実施の形態1に示す電子部品実装装置1による電子部品実装方法では、制御部40が前述の部品吸着手段、ヘッド移動機構、ピックアップヘッドを兼ねる実装ヘッド10を制御することにより、以下に説明する作業動作が実行される。すなわちトレイ部材20に装着されたモジュール基板6を貫通孔20d、20eおよび吸引孔24bを介して真空吸着し、次いで押さえ部材23を取り除いた後にモジュール基板6を実装ヘッド10によって吸着保持するとともに部品吸着手段による真空吸着を解除し、その後実装ヘッド10によってリジッド基板15とフレキシブル基板16との間の高さ差を維持した状態で吸着保持したモジュール基板6を部品供給部2から取り出して、基板保持部3に位置決め保持された配線基板12に移送し、モジュール基板6の部品側接続端子列16cを配線基板12に形成された基板側接続端子列12aに接続する。
この電子部品実装方法においては、フレキシブル基板16を屈曲させてリジッド基板15とフレキシブル基板16との間の高さ差を維持した状態で配線基板12への実装動作が行われることから、配線基板12やモジュール基板6に既実装部位が存在する場合にあっても、既実装部位との干渉を避けて新たにモジュール基板6を実装することが可能となっている。例えば、図8(a)に示すように、モジュール基板6のリジッド基板15の下面に既実装部品19Aが存在する場合にあっても、既実装部品19Aと配線基板12との干渉を避けることができる。また図8(b)に示すように、配線基板12においてリジッド基板15の下方に相当する位置に既実装部品19Bが存在する場合にあっても、既実装部品19Bとリジッド基板15との干渉を避けることができる。
さらに、図8(c)に示すように、フレキシブル基板16の部品側接続端子列16cと配線基板12の基板側接続端子列12aとを認識するために、第2カメラ13を実装ヘッド10の第1吸着ノズル33と配線基板12との間に進退させる際において、リジッド基板15の下面から既実装部品19Cが下方に突出している場合にあっても、第2カメラ13と既実装部品19Cとの干渉を防止することができる。
上述構成では、リジッド基板15とフレキシブル基板16との間の高さ差を維持した状態で実装ヘッド10にモジュール基板6を吸着保持させる構成において、フレキシブル基板16を屈曲させるための駆動機構を用いることなく、単にトレイ部材20に装着されたモジュール基板6上に押さえ部材23を載置する簡便な機構によって、フレキシブル基板16を屈曲させて所定の高さ差を実現するようにしている。そしてフレキシブル基板16を押さえ部材23によって屈曲させる過程において、モジュール基板6は位置決め孔15cに位置決めピン21を嵌合させる構成の位置決め手段によってトレイ部材20に対して水平方向に位置決めされていることから、部品側接続端子列16cなど実装精度上重要な部位の位置ずれを防止することができ、簡便な機構で安定した実装精度を得ることが可能となっている。
(実施の形態2)
図9を参照して、本実施の形態2において用いられるトレイ部材120、押さえ部材123の構成について説明する。本実施の形態2においても、図9(a)に示すように、まずモジュール基板6は平面視して矩形状のトレイ部材120に対して上方から装着され、次いで同様に平面視して矩形状でトレイ部材120に対して着脱自在に設けられた押さえ部材123によって上方から押さえ込まれて挟持された状態で保持される。
本実施の形態2においては、モジュール基板6は部品側接続端子列16cを上面側にした姿勢でトレイ部材120に装着され、ピックアップヘッド110(図11(a)参照)によって部品供給部2から取り出される。ピックアップヘッド110は、図1に示す部品供給部2の上方と実装ヘッド10への受け渡し位置との間で往復動し、且つ上下反転機構(図示省略)によって上下反転自在に配設されている。この構成により、部品側接続端子列16cを上面側にした姿勢のモジュール基板6をトレイ部材120から取り出した後にピックアップヘッド110を上下反転して、部品側接続端子列16cを下面側にした姿勢のモジュール基板6を実装ヘッド10に受け渡すことができるようになっている。
トレイ部材120には、モジュール基板6の一端側E1を下方から支持する第1支持部120aと、第1支持部120aに対して高さ差H1だけ異なる高さに形成されて部品側接続端子列16cと他端側E2との間に高さ差が生じる形態となるように他端側E2側を下方から支持する第2支持部120bとが設けられている。第1支持部120aと第2支持部120bとの間、第2支持部120b相互の間は、モジュール基板6や既実装部品19などとの干渉を防止するための逃がしスペース120cとなっている。
第1支持部120aにはトレイ部材120を貫通して貫通孔120dが設けられており、逃がしスペース120cにはトレイ部材120を貫通して貫通孔120eが開口している。さらに、第2支持部120bには位置決めピン21が突設されており、モジュール基板6のリジッド基板15に設けられた位置決め孔15cに位置決めピン121が嵌合することにより、モジュール基板6の水平方向の位置決めが行われる。すなわち、トレイ部材120には、モジュール基板6が水平方向に位置決めされた状態で装着される。
押さえ部材123の下面には、モジュール基板6を押さえつけるための第1押さえ面123a、第2押さえ面123bが設けられている。第1押さえ面123aは裏面16bに当接して一端側E1のフレキシブル基板16を第1支持部120aに対して押し付ける。第2押さえ面123bは、表面15aに当接してリジッド基板15を第2支持部120bに押し付ける。ここで、第1押さえ面123a、第2押さえ面123bの高さ方向の位置関係は、一端側E1のフレキシブル基板16が第1押さえ面123aによって第1支持部120aに押し付けられた状態において、第2押さえ面123bがリジッド基板15の裏面15bに密着するように、第2押さえ面123bよりも第1押さえ面123aが高さ差H2だけ高くなる位置に設定されている。
すなわち、押さえ部材123は、トレイ部材120に装着されたモジュール基板6の上に着脱自在に載置されてモジュール基板6をトレイ部材120に対して押し付けて挟持する。そしてこのようにしてモジュール基板6を挟持したトレイ部材120および押さえ部材123は、図9(b)に示すトレイ載置部24上にトレイ部材120の下面を載置面24aに当接させた状態で載置される。トレイ載置部24は実施の形態1にて示すものと同様であり、トレイ部材120における貫通孔120d、120eに対応した位置に2つの吸引孔24bが設けられている。吸引孔24bは第1真空吸引部25に接続されており、第1真空吸引部25を作動させることにより、吸引孔24bから真空吸引する。
押さえ部材123との間でモジュール基板6を挟持したトレイ部材120をトレイ載置部24に載置した状態では、貫通孔120d、120eは部品吸着手段を構成する吸引孔24bと連通する。そしてこの状態で第1真空吸引部25を作動させることにより、吸引孔24bを介して貫通孔120d、120eから真空吸引され、これによりフレキシブル基板16およびリジッド基板15は、それぞれ第1支持部120a、第2支持部120bに真空吸着により保持される。本実施の形態2においても、ピックアップヘッド110による真空吸着による取り出しに先立って、押さえ部材123はモジュール基板6の上から取り除かれる。
次に、ピックアップヘッド110の構成および機能を説明する。図11(a)において、ピックアップヘッド110には、トレイ部材120における第1支持部120a、第2支持部120bの平面配置に対応して第1吸着部110a、第2吸着部110bが設けられており、第1吸着部110a、第2吸着部110bにはそれぞれ吸着孔110c、110dが開口している。吸着孔110c、110dは吸引孔110eと連通しており、真空吸引部(図示省略)を作動させて吸引孔110eから真空吸引することにより、トレイ部材120に装着された状態のモジュール基板6のフレキシブル基板16を第1吸着部110aによって、リジッド基板15を第2吸着部110bによって、それぞれ吸着保持することができる。
次に図10〜図12を参照して、電子部品のピックアップ動作および部品実装動作について説明する。図10(a)は、モジュール基板6をトレイ部材120に装着するために位置合わせした状態を示している。ここではまず部品側接続端子列16cが上面側になるように、モジュール基板6の裏面16b、裏面15bを上向きにした姿勢でセットする。そしてモジュール基板6の方向を、一端側E1、他端側E2がそれぞれトレイ部材120の第1支持部120a、第2支持部120bの上方に位置し、リジッド基板15の位置決め孔15cが位置決めピン121の直上に位置するように、モジュール基板6をトレイ部材120に対して位置合わせする。
次いで、モジュール基板6をトレイ部材120に対して下降させ、位置決め孔15cに位置決めピン121を嵌合させてモジュール基板6をトレイ部材120に対して水平方向に位置決めする。このときモジュール基板6は、フレキシブル基板16が第1支持部120aに当接した状態でさらに押し下げられることから、フレキシブル基板16が屈曲した状態でトレイ部材120によって下方から支持される。すなわちここでは、第1支持部120a、第2支持部120bによってモジュール基板6の一端側E1、他端側E2を下方から支持することにより、モジュール基板6をトレイ部材120に水平方向に位置決めされた状態で装着する(部品装着工程)。
この後、図10(b)に示すように、トレイ部材120に装着されたモジュール基板6の上に押さえ部材123を載置して、モジュール基板6をトレイ部材120に対して押し付けて挟持する(押さえ部材載置工程)。これにより、フレキシブル基板16は第1押さえ面123aによって第1支持部120aに、リジッド基板15は第2押さえ面123bによって第2支持部120bにそれぞれ押し付けられ、モジュール基板6は一端側E1と他端側E2との間に高さ差H1が生じる形態で、トレイ部材120と押さえ部材123によって挟持される。次いで、押さえ部材123が載置されてモジュール基板6を挟持したトレイ部材120を、トレイ載置部24に載置する(トレイ載置工程)。
そしてトレイ載置部24に設けられた部品吸着手段によって、モジュール基板6をトレイ部材120を介して真空吸着する(部品吸着工程)。すなわち第1真空吸引部25を作動させて、図10(c)に示すように、トレイ載置部24に設けられた吸引孔24bを介して貫通孔120e、120dから真空吸引することにより、フレキシブル基板16を第1支持部120aに、リジッド基板15を第2支持部120bに吸着保持する。この後、図10(d)に示すように、モジュール基板6を真空吸着したトレイ部材120から押さえ部材123を取り除く(押さえ部材除去工程)。このとき、部品吸着手段による真空吸引は継続していることから、モジュール基板6はリジッド基板15とフレキシブル基板16との間の高さ差を維持した状態でトレイ部材120に保持された状態を保つ。そしてこの状態で、モジュール基板6のピックアップが行われる。
すなわち、図11(a)に示すように、ピックアップヘッド110をモジュール基板6を真空吸着したトレイ部材120に対して位置合わせして下降させて、第1吸着部110aをフレキシブル基板16の一端側E1に当接させるとともに、第2吸着部110bをリジッド基板15の他端側E2に当接させる(ヘッド下降工程)。そして吸引孔110eから真空吸引することにより、ピックアップヘッド110によってモジュール基板6を吸着保持するとともに、第1真空吸引部25の作動を停止して部品吸着手段によるモジュール基板6の真空吸着を解除する(部品吸着工程)。これにより、モジュール基板6はトレイ部材120からピックアップヘッド110に受け渡される。次いでピックアップヘッド110を上昇させて、図11(b)に示すように、吸着保持したモジュール基板6を部品供給部2から取り出す(部品ピックアップ工程)。
この後、図11(c)に示すように、モジュール基板6を取り出したピックアップヘッド110を、実装ヘッド10への受け渡し位置へ移動させて上下反転させる。これにより、モジュール基板6は表面16a、表面15aを上向きに、すなわち部品側接続端子列16cを下側に向けた姿勢でピックアップヘッド110に保持された状態となる。そしてこの状態で、モジュール基板6の実装ヘッド10への受け渡しが行われる。すなわち、図12(a)に示すように、実装ヘッド10を受け渡し位置へ移動させて、モジュール基板6を吸着保持したピックアップヘッド110の上方に実装ヘッド10を位置させる。そして第1吸着部33c、第2吸着部34cを、第1吸着部110a、第2吸着部110bに位置合わせして実装ヘッド10をピックアップヘッド110に対して下降させ、第1吸着部33cをフレキシブル基板16の一端側E1に当接させるとともに、第2吸着部34cをリジッド基板15の他端側E2に当接させる(ヘッド下降工程)。
そして実施の形態1と同様に第2真空吸引部35を作動させて、第1吸着部33cおよび第2吸着部34cから真空吸着して、実装ヘッド10によってモジュール基板6を吸着保持するとともに、吸引孔110eからの真空吸引を停止してモジュール基板6の真空吸着を解除する(部品吸着工程)。これにより、モジュール基板6はピックアップヘッド110から実装ヘッド10に受け渡される。次いで実装ヘッド10を上昇させて、図12(b)に示すように、吸着保持したモジュール基板6を部品供給部2から取り出す(部品ピックアップ工程)。
この後、取り出されたモジュール基板6を実装ヘッド10によって基板保持部3に位置決め保持された配線基板12に移送する(部品移送工程)。そして実装ヘッド10を下降させてモジュール基板6のフレキシブル基板16に形成された部品側接続端子列16cを、配線基板12に形成された基板側接続端子列12a(図2参照)に接続する(部品接続工程)。
すなわち本実施の形態2に示す電子部品実装装置1による電子部品実装方法では、制御部40が前述の部品吸着手段、ヘッド移動機構、ピックアップヘッド110、実装ヘッド10を制御することにより、以下の作業動作が実行される。すなわちトレイ部材20に部品側接続端子列16cを上面側にした姿勢で装着されたモジュール基板6を貫通孔20d、20eおよび吸引孔24bを介して真空吸着し、次いで押さえ部材23を取り除いた後にモジュール基板6をピックアップヘッド110によって吸着保持するとともに部品吸着手段による真空吸着を解除し、リジッド基板15とフレキシブル基板16との間の高さ差を維持した状態のモジュール基板6を、ピックアップヘッド110によってトレイ部材120から取り出す。
そしてピックアップヘッド110の上下反転によって部品側接続端子列16cを下面側にした姿勢のモジュール基板6を実装ヘッド10に受け渡し、受け渡されたモジュール基板6を実装ヘッド10によって基板保持部3に位置決め保持された配線基板12に移送し、モジュール基板6の部品側接続端子列16cを配線基板12に形成された基板側接続端子列12aに接続する。本実施の形態2に示す構成によっても、実施の形態1と同様の効果を得る。
本発明の電子部品のピックアップ方法および電子部品実装方法は、フレキシブル基板などの可撓性領域を含む電子部品を対象として、簡便な機構で安定した実装精度を得ることができるという効果を有し、既実装部品を有する基板モジュールを配線基板に実装する分野に利用可能である。
1 電子部品実装装置
2 部品供給部
3 基板保持部
5 トレイホルダ
6 モジュール基板
8 移動テーブル
9 ヘッド昇降機構
10 実装ヘッド
12 配線基板
12a 基板側接続端子列
15 リジッド基板
16 フレキシブル基板
16c 部品側接続端子列
17,18,19 既実装部品
20、120 トレイ部材
20a、120a 第1支持部
20b、120b 第2支持部
20d,20e、120d,120e、 貫通孔
23、123 押さえ部材
23a、123a 第1押さえ面
23b、123b 第2押さえ面
24 トレイ載置部
24b 吸引孔
33 第1吸着ノズル
33c 第1吸着部
34 第2吸着ノズル
34c 第2吸着部

Claims (5)

  1. 少なくとも一部に可撓性領域を含み一端側と他端側との相対的な高さ位置が変更可能であり且つ前記一端側に部品側接続端子列が形成されトレイ部材に装着された状態で供給される電子部品を、部品供給部のトレイ載置部に載置された前記トレイ部材からピックアップヘッドにより真空吸着して取り出す電子部品のピックアップ方法であって、
    前記トレイ部材は、電子部品の前記一端側を下方から支持する第1支持部と、第1支持部に対して異なる高さに形成され前記部品側接続端子列と前記他端側との間に高さ差が生じる形態となるように前記他端側を下方から支持する第2支持部と、前記第1支持部および第2支持部に開口して前記トレイ部材を貫通して設けられ前記トレイ載置部に載置された状態でトレイ載置部の吸引孔と連通する貫通孔とを有し、
    前記ピックアップヘッドは、前記電子部品の前記一端側を真空吸着する第1吸着部と、前記一端側と前記高さ差だけ高さが異なる位置で前記他端側を真空吸着する第2吸着部とを有し、
    前記第1支持部、第2支持部による前記電子部品の下方からの支持のうち、少なくとも前記第2支持部によって前記他端側を下方から支持することにより、前記電子部品を前記トレイ部材に水平方向に位置決めされた状態で装着する部品装着工程と、
    前記トレイ部材に装着された電子部品の上に押さえ部材を載置してこの電子部品をトレイ部材に対して押しつけて挟持する押さえ部材載置工程と、
    前記押さえ部材が載置されたトレイ部材を前記トレイ載置部に載置するトレイ載置工程と、
    前記トレイ載置部に設けられた部品吸着手段によって前記電子部品をトレイ部材を介して真空吸着する部品吸着工程と、
    前記電子部品を真空吸着したトレイ部材から前記押さえ部材を取り除く押さえ部材除去工程と、
    前記ピックアップヘッドを前記電子部品を真空吸着したトレイ部材に対して下降させて前記第1吸着部を前記一端側に当接させるとともに前記第2吸着部を前記他端側に当接させるヘッド下降工程と、
    前記第1吸着部および前記第2吸着部から真空吸着して前記ピックアップヘッドによって電子部品を吸着保持するとともに、前記部品吸着手段による前記電子部品の真空吸着を解除する部品吸着工程と、
    前記ピックアップヘッドを上昇させて吸着保持した前記電子部品を取り出す部品ピックアップ工程とを含むことを特徴とする電子部品のピックアップ方法。
  2. 前記押さえ部材載置工程において、前記電子部品は前記一端側と前記他端側との間に高さ差が生じる形態で、前記トレイ部材と前記押さえ部材によって挟持されることを特徴とする請求項1記載の電子部品のピックアップ方法。
  3. 少なくとも一部に可撓性領域を含み一端側と他端側との相対的な高さ位置が変更可能であり且つ前記一端側に部品側接続端子列が形成されトレイ部材に装着された状態で供給される電子部品を、部品供給部のトレイ載置部に載置された前記トレイ部材からピックアップヘッドにより真空吸着して取り出して、実装ヘッドによって基板保持部に位置決め保持された配線基板に実装する電子部品実装方法であって、
    前記トレイ部材は、電子部品の前記一端側を下方から支持する第1支持部と、第1支持部に対して異なる高さに形成され前記部品側接続端子列と前記他端側との間に高さ差が生じる形態となるように前記他端側を下方から支持する第2支持部と、前記第1支持部および第2支持部に開口して前記トレイ部材を貫通して設けられ前記トレイ載置部に載置された状態でトレイ載置部の吸引孔と連通する貫通孔を有し、
    前記ピックアップヘッドおよび実装ヘッドは、前記電子部品の前記一端側を真空吸着する第1吸着部と、前記一端側と前記高さ差だけ高さが異なる位置で前記他端側を真空吸着する第2吸着部とを有し、
    前記第1支持部、第2支持部による前記電子部品の下方からの支持のうち、少なくとも前記第2支持部によって前記他端側を下方から支持することにより、前記電子部品を前記トレイ部材に水平方向に位置決めされた状態で装着する部品装着工程と、
    前記トレイ部材に装着された電子部品の上に押さえ部材を載置してこの電子部品をトレイ部材に対して押しつけて挟持する押さえ部材載置工程と、
    前記押さえ部材が載置されたトレイ部材を前記トレイ載置部に載置するトレイ載置工程と、
    前記トレイ載置部に設けられた部品吸着手段によって前記電子部品をトレイ部材を介して真空吸着する部品吸着工程と、
    前記電子部品を真空吸着したトレイ部材から前記押さえ部材を取り除く押さえ部材除去工程と、
    前記ピックアップヘッドを前記電子部品を真空吸着したトレイ部材に対して下降させて前記第1吸着部を前記一端側に当接させるとともに前記第2吸着部を前記他端側に当接させるヘッド下降工程と、
    前記第1吸着部および前記第2吸着部から真空吸着して前記ピックアップヘッドによって電子部品を吸着保持するとともに、前記部品吸着手段による前記電子部品の真空吸着を解除する部品吸着工程と、
    前記ピックアップヘッドを上昇させて吸着保持した前記電子部品を取り出す部品ピックアップ工程と、
    取り出された電子部品を前記実装ヘッドによって前記基板保持部に位置決め保持された配線基板に移送する部品移送工程と、
    前記実装ヘッドを下降させて前記部品側接続端子列を前記配線基板に形成された基板側接続端子列に接続する部品接続工程とを含むことを特徴とする電子部品実装方法。
  4. 前記電子部品は前記可撓性領域としてのフレキシブル基板の前記一端側に部品側接続端子列が形成されたモジュール基板であり、前記配線基板に並列して形成された複数の基板側接続端子列に前記部品側接続端子列を順次接続することにより、複数のモジュール基板を前記他端側を上下に重ね合わせた状態で前記配線基板に実装することを特徴とする請求項3記載の電子部品実装方法。
  5. 前記押さえ部材載置工程において、前記電子部品は前記一端側と前記他端側との間に高さ差が生じる形態で、前記トレイ部材と前記押さえ部材によって挟持されることを特徴とする請求項3又は4に記載の電子部品実装方法。
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