JP6442363B2 - 搬送装置 - Google Patents

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本発明は、搬送装置に関する。
部材の組み立てや加工等をする装置には、たとえば特許文献1のように、部材同士を熱硬化性接着剤により接着するものがある。
特許文献1に開示された技術では、たとえば熱硬化性接着剤を用いて基板にチップを接着する際に、基板に塗布された熱硬化性接着剤に対して圧着加熱前にプレヒートエリアで予備加熱作業を行う。予備加熱作業は、熱硬化性接着剤の脱泡又は仮硬化のために行われる。
特開2013−98504号公報
熱硬化性接着剤を用いた接着をする過程においては、塗布された熱硬化性接着剤を素早く均一に加熱することが好ましく、予備的な加熱作業においても熱硬化性接着剤が素早く均一に予熱されることが求められている。特許文献1に開示された技術では、基板(ワーク)と熱硬化性接着剤を予備的に加熱することは開示されているものの、ワーク上の熱硬化性接着剤を均一に加熱するためのワークの予熱には改善の余地がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、ワークを素早く均一に予熱することができる搬送装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様は、熱伝導性を有するマザーボードと、前記マザーボードを所定の搬送経路に沿って搬送する搬送機と、前記搬送経路の一部に配され前記マザーボードに接して前記マザーボードを常温よりも高い第一温度に加熱する予熱部と、前記搬送経路において前記予熱部よりも下流に配され前記マザーボードに接して前記マザーボードを前記第一温度よりも高い第二温度に加熱する加熱部と、を備え、前記マザーボードは、ワークが載置される第一面と、前記マザーボードにおいて前記第一面とは反対側の第二面と、前記マザーボードの板厚方向から見たときに前記ワークが載置される位置を含む所定の載置領域と、を有し、前記予熱部は、前記マザーボードにおいて前記第二面のうち前記載置領域の全てを含む領域に面接触することで前記ワークを前記第一温度まで加熱する発熱部を有することを特徴とする搬送装置である。
本発明によれば、マザーボードのうちワークを載置する載置領域の全てを含む領域を発熱部が加熱し、熱伝導性を有するマザーボードが、発熱部からの熱を拡散させてワークに伝える。これにより、発熱部からの熱によりマザーボードがまず均一に加熱され、均一に加熱されたマザーボードが基板及びワークを均一に加熱する。その結果、本発明によれば、ワークを素早く均一に予熱することができる。
本発明の一実施形態に係る搬送装置の平面図である。 搬送装置におけるマザーボード周りの正面図である。 搬送装置の外観斜視図である。 搬送装置のマザーボード周りの外観斜視図である。 搬送装置のコンベアユニットの外観斜視図である。 第二搬送部の要部の外観斜視図である。
本発明の一実施形態について、図1から図6までを参照して説明する。
図1に示すように、本実施形態の搬送装置100は、電子部品が実装される基板W(ワーク)に、所定の形状をなすケースC(第二ワーク)を接着剤を用いて接着するための装置である。ケースCの詳細な形状は特に限定されない。なお、本実施形態では、基板WにケースCを接着する例を示すが、基板W以外の物がワークとされてもよく、この物に対してケースC以外の物を第二ワークとして接着する装置であってもよい。
本実施形態の搬送装置100は、第一搬送部10と、搬入部40と、第二搬送部50と、塗布部70とを、たとえば直方体形状をなして枠組みされた筐体90の内部に備えている。
第一搬送部10は、複数の基板Wが並べて保持されるマザーボード11を搬送する。第一搬送部10は、上記のマザーボード11と、コンベアユニット12(搬送機)と、予熱部13と、加熱部14とを有している。
図2〜図4に示すように、マザーボード11は、熱伝導性を有する板状部材である。マザーボード11は、第一面15と、第二面16と、所定の載置領域17とを有している。
マザーボード11の第一面15は、基板Wが載置される面である。マザーボード11における第一面15には、マザーボード11に対して基板Wが動かないように基板Wを保持するためのワーク保持部18が設けられている。ワーク保持部18は、たとえば、基板Wの形状に倣った形状の段部18aを有する。なお、ワーク保持部18は、基板Wを第一面15上で位置決めするためのピンなどを有していてもよい。
また、マザーボード11において基板Wが載置される部分は、マザーボード11に載置された基板Wを容易に取り外すことができるようになっていてもよい。たとえば、マザーボード11は、その板厚方向に貫通する貫通孔を有していてもよい。この場合、マザーボード11に載置された基板Wを貫通孔を介して押し上げることで、基板Wをマザーボード11から容易に取り外すことができる。また、マザーボード11には、マザーボード11を軽量化する目的で貫通孔や薄肉部などが適宜設けられてもよい。
マザーボード11上に載置可能な基板Wの数は特に限定されない。たとえば、本実施形態のマザーボード11には、複数の基板Wを第一面15に載置するために、複数のワーク保持部18が設けられている。なお、ワーク保持部18がマザーボード11に1つだけ設けられていてもよい。
マザーボード11の第二面16は、マザーボード11の板厚方向において第一面15と反対側に位置する面である。マザーボード11の第二面16は、後述する発熱部25が接することにより発熱部25から熱を受ける面である。マザーボード11の第二面16は、発熱部25に対して面接触することにより熱的に接続できるように、好ましくは発熱部25に対して密着可能な形状を有している。一例として、マザーボード11の第二面16は、平面からなる。
マザーボード11における上記の所定の載置領域17とは、マザーボード11の板厚方向から見たときに基板Wが載置される位置を含む領域である。本実施形態では、たとえば複数のワーク保持部18を囲む矩形状の仮想線19の内側領域が、所定の載置領域17として、マザーボード11上に規定されている。なお、上記の仮想線19は、本実施形態の説明のために示す仮想的な線であり、マザーボード11に実際に形成された構造ではない。
マザーボード11の材質は、熱伝導性に優れている材質であることが好ましい。また、マザーボード11の材質は、マザーボード11自身の熱伝導性に加えて、マザーボード11上の基板Wに対して熱を伝達させやすいことを考慮して選択されてもよい。一例として、マザーボード11はアルミニウム製である。マザーボード11の表面(第一面15および第二面16を含む)には、耐食性や耐摩耗性に優れた表面加工が施されていてもよい。たとえば、本実施形態のマザーボード11はアルマイト加工により陽極酸化被膜を有する。
図1並びに図3〜図5に示すように、コンベアユニット12は、マザーボード11の搬入位置から加熱部14までマザーボード11を搬送する。コンベアユニット12は、第一コンベア20と、第二コンベア21と、第三コンベア22とを備えている。
第一コンベア20は、マザーボード11の搬入位置から、第二コンベア21までマザーボード11を搬送するためのコンベアである。第一コンベア20は、モータ23と、モータ23に連結された減速機構24とを駆動源としている。
第二コンベア21は、マザーボード11上の基板WにケースCを接着するための位置(第二位置A2)を含んで設けられている。第二コンベア21は、第一コンベア20から搬送されたマザーボード11を第三コンベア22まで搬送する。第二コンベア21は、上記の第二位置A2でマザーボード11を一旦停止させてマザーボード11上の基板Wに対するケースCの接着を待つ。そして、第二コンベア21は、基板Wに対するケースCの接着後、マザーボード11を第三コンベア22へ向かって搬送する。
第三コンベア22は、第二コンベア21から搬送されたマザーボード11を加熱部14まで搬送する。第二コンベア21及び第三コンベア22も第一コンベア20と同様の駆動源を有する。
図1〜図4に示すように、予熱部13は、第二コンベア21によるマザーボード11の搬送経路のうち、マザーボード11上の基板WにケースCを接着するための位置(第二位置A2)に配置されている。
予熱部13は、発熱部25と、ストッパ26と、昇降機構27と、付勢部28とを備えている。
発熱部25は、マザーボード11において第二面16のうち上記の所定の載置領域17の全てを含む領域に面接触することでマザーボード11を少なくとも第一温度まで加熱する。発熱部25は、電力の供給を受けて発熱するヒータ29と、ヒータ29の熱を拡散するためのヒートブロック30とを有している。
ヒータ29は、ヒートブロック30の内部に複数収容されている。ヒータ29の構成は特に限定されない。たとえば、ヒータ29は、セラミックヒータ等であってよい。
ヒータ29の発熱温度は、不図示の温度調節装置によって、所定の第一温度までマザーボード11を加熱できるように制御される。ヒータ29の発熱温度は、搬送装置100においてケースCを基板Wに接着するための接着剤が硬化を開始する温度を考慮して、発熱部25では接着剤が完全に硬化せず一部流動性を残すように設定される。たとえば、マザーボード11を加熱する温度の目標値となる第一温度は、常温よりも高く、接着剤の硬化を促進するために後述する加熱部14がマザーボード11を加熱する温度よりも低い温度を考慮して設定されてよい。また、ヒータ29の発熱温度は、ヒータ29から、ヒートブロック30,マザーボード11,及び基板Wを介して接着剤に熱が伝わるまでの損失を考慮して、この損失を補う程度に高い温度に設定されていてもよい。また、ヒータ29の発熱温度は、一定であってもよいし、コンベアユニット12によるマザーボード11及び基板Wの搬送状態と連動して温度変化するように制御されてもよい。
また、ヒータ29は、マザーボード11を少なくとも第一温度まで上げることができるように、さらには基板WにおいてケースC側に向けられた面の表面温度を第一温度にすることを考慮して、設定されてよい。また、ヒータ29は、基板WにケースCが接着された際にケースCの接着剤が基板Wから奪う熱量を考慮した上で接着剤が第一温度となるように設定されてもよい。また、これらの温度設定を制御するために、公知の温度センサが予熱部13に適宜設けられていてもよい。
ヒートブロック30は、熱伝導性を有する部材からなり、ヒータ29が発する熱を受けて均一に加熱される。ヒートブロック30の材質は、たとえば金属である。一例を挙げると、ヒートブロック30は、アルミニウム製である。ヒートブロック30は、マザーボード11に対して好適に接触可能な構造を有している。ヒートブロック30は、たとえば、マザーボード11において第二面16のうち上記の所定の載置領域17の全てを含む領域に面接触する。
一具体例として、たとえば、ヒートブロック30は、本体部31と、ヒートスプレッダ32とを有する。本体部31は、ヒータ29が収容される空洞を有する。ヒートスプレッダ32は、マザーボード11の形状に対応して選択されて本体部31に着脱可能である。マザーボード11の形状に対応して設けられるヒートスプレッダ32は、マザーボード11の第二面16に対する密着性が考慮された表面構造を有していることが好ましい。
ストッパ26は、マザーボード11の第一面15の周縁の一部に当接することにより、発熱部25がマザーボード11の第二面16に押圧されるようにマザーボード11を支える。ストッパ26がマザーボード11に当接可能な領域は、マザーボード11における上記の所定の載置領域17の外側に位置する周縁の領域である。
ストッパ26は、後述する昇降機構27による発熱部25の昇降方向に所定の範囲で移動可能である。
ストッパ26は、垂直断面視L字形状で基板W及びケースCの搬送方向(マザーボード11の搬送方向D1,図1参照)に沿って延びる形状に形成されている。ストッパ26は、マザーボード11の搬送方向D1に対して直交する方向(図2において左右方向)の両端に一対配されている。ストッパ26は、下方向に向けられた当接部33を有する。当接部33は、第二コンベア21によって予熱部13まで搬送されたマザーボード11が昇降機構27によって上昇する際にマザーボード11の周縁の一部に当接する。当接部33は、マザーボード11の第一面15の周縁のうち、マザーボード11の搬送方向D1に延びマザーボード11の搬送方向D1に対して直交する方向に離間した2つの領域11a,11bに当接可能である。
昇降機構27は、発熱部25をマザーボード11の第二面16に接触させた状態で、マザーボード11の周縁がストッパ26に当接するように、マザーボード11とともに発熱部25を昇降させる。昇降機構27は、たとえば、鉛直方向に伸縮動作する不図示のアクチュエータを有している。昇降機構27は、マザーボード11が第二位置A2にあるときに、発熱部25を上昇させてヒートブロック30をマザーボード11の第二面16に当接させる。さらに、マザーボード11を上昇させてマザーボード11をストッパ26に押し付ける。
付勢部28は、昇降機構27がマザーボード11をストッパ26に押し付けたときの押し付け力の一部を緩衝して、所定のバネ力で前記ストッパ26を前記マザーボード11に押し付けるバネ性の部材である。一例として、本実施形態の付勢部28は、コイルばねを有している。付勢部28は、昇降機構27がマザーボード11をストッパ26に押し付けたときにマザーボード11が撓まない程度の付勢力を有する。このとき、付勢部28の付勢力は、昇降機構27によってマザーボード11をストッパ26に押し付ける力の一部を吸収しつつストッパ26を支えることができる程度である。
図1に示すように、加熱部14は、接着剤が硬化開始する温度以上で接着剤の硬化が促進される所定の第二温度にマザーボード11を加熱するための不図示のヒータを備えている。また、加熱部14は、ケースCを基板Wに押し付けるためのプレス機34を備えている。加熱部14における上記の第二温度とは、上記の予熱部13においてヒータ29がマザーボード11を予熱するための第一温度よりも高い温度である。加熱部14は、プレス機34がケースCを基板Wに押し付けた状態でマザーボード11を介して基板W,接着剤,及びケースCを加熱することにより、基板Wに対してケースCを固定する。
搬入部40,第二搬送部50、及び塗布部70は、ケースCが供給される所定の第一位置A1から第一搬送部10における第二位置A2までケースCを搬送する。
図1に示すように、搬入部40は、複数のケースCが並べて載置される所定の形状の搬入トレイ41を用いて搬送装置100内にケースCを搬入する。
搬入部40は、搬入ワゴン42と、搬入トレイ運搬機43と、搬入トレイ載置部44とを備えている。
搬入ワゴン42は、複数の搬入トレイ41を収容可能である。搬入ワゴン42は、搬入トレイ運搬機43に対して所定の位置関係となるように複数の搬入トレイ41を配置する。
搬入トレイ運搬機43は、複数のケースCが並べて載置された状態で搬入ワゴン42に収容された搬入トレイ41を搬入トレイ載置部44へと運搬する。また、搬入トレイ載置部44にある空の搬入トレイ41を搬入ワゴン42へと運搬する。
搬入トレイ載置部44は、後述する多関節ロボット51の可動範囲内にある所定の第一位置A1に設けられている。
なお、搬入部40の構成は上記の構成には限定されない。
図1,図6に示すように、第二搬送部50は、多関節ロボット(第二搬送機)51を備えている。
多関節ロボット51は、ケースCを、上記の搬入トレイ載置部44の位置(第一位置A1)から、第一搬送部10による基板Wの搬送経路上に設定された上述の第二位置A2まで搬送する。そのため、多関節ロボット51は、少なくとも第一位置A1及び第二位置A2を可動範囲内に含んで動作可能なロボットである。
多関節ロボット51は、ロボットアーム53と、ロボットハンド54とを備えている。
ロボットアーム53は、少なくとも1の自由度を有し、第一位置A1及び第二位置A2を含む上記の可動範囲内でロボットハンド54を移動させる。
ロボットハンド54は、ケースCを把持するための一対の把持部材55,56(第一把持部材55,第二把持部材56)と、各把持部材55,56を動作させる駆動部57とを有している。
一対の把持部材55,56は、ケースCを挟み込んで把持する開閉動作可能な棒状部材である。
駆動部57は、第一把持部材55及び第二把持部材56の各々の端部に接続されている。駆動部57は、第一把持部材55及び第二把持部材56が近接するように第一把持部材55及び第二把持部材56を移動させる。これにより、第一把持部材55及び第二把持部材56によってケースCを挟み込むことができる。
多関節ロボット51は、ケースCを第一位置A1から塗布部70の載置台71へと搬送する。さらに、多関節ロボット51は、塗布部70が接着剤を塗布した後にケースCを第二位置A2まで搬送して、基板WにケースCを取り付ける。
なお、第二搬送部50の構成は上記の構成には限定されない。
図1に示すように、塗布部70は、載置台71と、塗布機72とを備えている。
載置台71は、ケースCが載置される台である。本実施形態では、載置台71における所定の位置にケースCが載置されるように、不図示の位置決め手段が載置台71に設けられている。
塗布機72は、不図示の接着剤タンクから熱硬化性接着剤をケースCの一部に供給するために、載置台71上を移動可能なノズル73を有している。
塗布機72のノズル73は、ケースCの形状に基づいて定められた所定の経路に沿って、接着剤を押し出しながら移動可能である。塗布機72は、ノズル73を移動させながらノズル73から接着剤を押し出すことにより、載置台71に載置されたケースCの上面に接着剤を塗布する。
なお、塗布部70の構成は上記の構成には限定されない。
次に、本実施形態の搬送装置100の作用について、第一搬送部10の作用を中心に説明する。
最初に、複数の基板Wが載置されたマザーボード11が不図示の供給源から第一搬送部10の第一コンベア20に供給される。
このとき、第一コンベア20は、第二コンベア21上にマザーボード11がない場合に、第二コンベア21までマザーボード11を搬送する。
第一コンベア20は、第二コンベア21上にマザーボード11がある場合に、第二コンベア21から第三コンベア22までマザーボード11が搬送されるまで、マザーボード11の搬送を停止している。
次に、第二コンベア21は、第一コンベア20から搬送されたマザーボード11が第二位置A2で停止するようにマザーボード11を移動させる。
第二位置A2にマザーボード11が停止すると、昇降機構27が発熱部25を上昇させる。これにより、発熱部25はマザーボード11の第二面16に接触し、マザーボード11を上昇させる。
マザーボード11が上昇すると、マザーボード11はストッパ26に接し、ストッパ26に接続された付勢部28による付勢力によってマザーボード11が押し返される。昇降機構27によるマザーボード11の押し上げ力と付勢部28による付勢力とによって、発熱部25とストッパ26との間にマザーボード11が挟み込まれた状態となる。その結果、発熱部25のヒートブロック30はマザーボード11の第二面16に押し付けられる。
このとき、発熱部25は、ヒータ29によってヒートブロック30が加熱されているので、マザーボード11に熱を伝える。マザーボード11は熱伝導性を有しているので、ヒートブロック30からマザーボード11に伝わった熱は、マザーボード11において均一に拡散される。これにより、マザーボード11が第一温度に加熱される。
一方、多関節ロボット51は、ケースCを第一位置A1から接着剤の塗布部70の載置台71へと搬送する。塗布部70の載置台71へケースCが搬送された後、塗布機72は、載置台71上のケースCに接着剤を塗布する。
ケースCへの接着剤の塗布後、多関節ロボット51は、ケースCを第二位置A2まで搬送し、接着剤が基板Wに付着する向きでケースCを基板Wに取り付ける。このとき、基板Wは、発熱部25からマザーボード11を介して伝わる熱により予熱されているので、基板Wの温度によって接着剤が僅かに加熱される。基板Wの温度によって僅かに加熱される接着剤は、基板Wに対するケースCの移動を許容できる程度の流動性を少なくとも有している。これにより、加熱部14における圧着の過程で基板Wに対してケースCが適切な位置に押し付けられる。
基板W及びケースCが加熱部14に到着して圧着加熱が開始される時点で接着剤が流動性を残していれば、予熱されている基板Wに対して接着剤が接触することで接着剤の硬化が僅かに促進されてもよい。
基板Wに対するケースCの取り付け後、第二コンベア21は第三コンベア22までマザーボード11を搬送する。
第三コンベア22は、第二コンベア21から搬送されたマザーボード11を加熱部14に位置させて保持する。
加熱部14は、コンベアユニット12によるマザーボード11の搬送経路において予熱部13よりも下流に配されている。加熱部14は、マザーボード11を第二温度まで加熱する。加熱部14に保持されたマザーボード11及びこのマザーボード11上に配された基板W,接着剤,及びケースCは、加熱部14によって圧着状態で第二温度まで加熱されることにより固定される。なお、加熱部14における固定は、完全に接着剤を硬化させることによる固定であってもよいし、本実施形態の搬送装置100の後工程を担当する別のシステムまで基板W及びケースCを搬送する過程で基板WとケースCとが分離しない程度の強度での仮固定であってもよい。
以上に説明したように、本実施形態の搬送装置100における第一搬送部10は、予熱部13において基板Wを予熱するために、まずマザーボード11に発熱部25を接触させることでマザーボード11を均一に加熱する。そして、このマザーボード11の熱により基板Wを間接的に加熱する。このため、基板Wを均一に加熱することができる。また、熱伝導性に優れた材質からなるマザーボード11であるので、発熱部25からの熱が素早くマザーボード11全体に拡散し、マザーボード11上の基板Wを素早く加熱することができる。
さらに、マザーボード11が熱伝導性に優れていることにより、マザーボード11を加熱するためのヒータ29の温度設定を極端に高くする必要がないので、搬送装置100や第一搬送部10における消費エネルギーが少ない。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
10 第一搬送部
11 マザーボード
12 コンベアユニット(搬送機)
13 予熱部
14 加熱部
15 第一面
16 第二面
17 載置領域
18 ワーク保持部
25 発熱部
26 ストッパ
27 昇降機構
28 付勢部
50 第二搬送部
51 多関節ロボット(第二搬送機)
100 搬送装置
C ケース(第二ワーク)
W 基板(ワーク)

Claims (5)

  1. 熱伝導性を有するマザーボードと、
    前記マザーボードを所定の搬送経路に沿って搬送する搬送機と、
    前記搬送経路の一部に配され前記マザーボードに接して前記マザーボードを常温よりも高い第一温度に加熱する予熱部と、
    前記搬送経路において前記予熱部よりも下流に配され前記マザーボードに接して前記マザーボードを前記第一温度よりも高い第二温度に加熱する加熱部と、
    を備え、
    前記マザーボードは、
    ワークが載置される第一面と、
    前記マザーボードにおいて前記第一面とは反対側の第二面と、
    前記マザーボードの板厚方向から見たときに前記ワークが載置される位置を含む所定の載置領域と、
    を有し、
    前記予熱部は、
    前記マザーボードにおいて前記第二面のうち前記載置領域の全てを含む領域に面接触することで前記ワークを前記第一温度まで加熱する発熱部を有する
    ことを特徴とする搬送装置。
  2. 前記予熱部は、
    前記第一面のうち前記載置領域の外側に位置する周縁の少なくとも一部に当接可能なストッパと、
    前記発熱部を前記第二面に接触させた状態で前記周縁が前記ストッパに当接するように前記マザーボードとともに前記発熱部を昇降させる昇降機構と、
    所定のバネ力で前記ストッパを前記マザーボードに押し付けるバネ性の付勢部と、
    を備える請求項1に記載の搬送装置。
  3. 前記ワークとは異なる第二ワークに熱硬化性接着剤を塗布する塗布機と、
    前記予熱部に位置する前記マザーボード上の前記ワークに前記熱硬化性接着剤が接するように前記第二ワークを前記ワーク上に載置する第二搬送機と、
    を備え、
    前記予熱部は、前記第二搬送機が前記第二ワークを前記ワーク上に載置する前に前記マザーボードの加熱を開始する請求項1又は請求項2に記載の搬送装置。
  4. 前記マザーボードは、複数の前記ワークを前記載置領域内に載置するために前記ワークの形状に対応して形成された複数のワーク保持部を前記載置領域内に有する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の搬送装置。
  5. 前記マザーボードはアルミニウム製である請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の搬送装置。
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