JP6726012B2 - 電子部品実装装置および電子部品実装方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電子部品実装装置および電子部品実装方法に関する。
例えば、液晶表示モジュールの組み立て工程においては、基板としての液晶表示パネルの辺縁部に、電子部品としての複数のフレキシブルプリント回路基板(Flexible printed circuits(以下「FPC」という。))を異方性導電テープ(Anisotropic Conductive Film(以下「ACF」という。))を介して接続することが行われる。
そして、このような接続には、熱圧着ツールを備えた電子部品実装装置が用いられる。
電子部品実装装置は、液晶表示パネルの辺縁部を下側から支持するバックアップ部と、このバックアップ部の上側に配置された熱圧着ツールとを備えて成る。そして、液晶表示パネルにおける複数のFPCがACFを介して仮付けされた一つの辺縁部をバックアップ部で支持し、この状態で、熱圧着ツールを下降させ、辺縁部にFPCを加圧、加熱して実装する。
このような電子部品実装装置では、生産性を向上させる目的で、複数のFPCを一括して熱圧着できるような、長尺の熱圧着ツールを用いるものがある。
ここで、各FPCは、それぞれに設けられた端子列を、液晶表示パネルの辺縁部に形成された端子列に対して、電気的に接続する必要がある。そのため、熱圧着の際には、各FPCには均一な加圧力を付与する必要があり、長尺の熱圧着ツールにおけるFPCとの当接面には高い平坦度が求められる。
さらに、熱圧着ツールが長尺になればなるほど、熱圧着ツールの当接面を平坦に加工することは困難になる。そのため、加工精度と加工コストとの兼ね合いから、熱圧着ツールの長尺化には限界がある。具体的には、50インチを超える大型の液晶表示パネルでは、長辺側の辺縁部上の全てのFPCを一括して均一に加圧することができる長さの熱圧着ツールを製造することは困難となっている。
このことから、このような大型の液晶表示パネルにFPCを実装する場合、1つの辺縁部に対するFCPの熱圧着を、2回などの複数回に分けて行っている。
ところで、液晶表示パネルの1つの辺縁部に対して複数のFPCを複数回に分けて熱圧着する場合に、FPCを重複して加圧、加熱することは、そのFPCだけが過度な加圧や加熱を受けることになり、そのFPCの損傷や接続不良を招く恐れがあるから、好ましくない。
そこで、FPCを重複して加圧、加熱することがないように、熱圧着ツールの片方の端部を液晶表示パネルの辺縁部から外側にはみ出させて熱圧着することが行われている。
特開平08−097541号公報
しかしながら、熱圧着ツールの端部が液晶表示パネルからはみ出していると、その部分が宙に浮いた状態となる。熱圧着ツールは、その中央部分に加圧手段による加圧力が作用するように構成されているので、熱圧着ツールの一方の端部が浮いた状態になると、その部分の支えを失った状態になり、熱圧着ツールにモーメントが作用することとなる。このため、均一な加圧が行えなくなるという不具合が生じた。
このような不具合を解消する技術として、特許文献1のような技術が提案されている。
この技術は、熱圧着ツールの長手方向に沿って加圧手段を移動可能に設け、熱圧着ツールによって加圧する領域の中央に加圧手段を移動させるものである。
このような技術によれば、熱圧着ツールによって加圧する領域の中央に加圧力を付与することが可能となるから、加圧する領域全体を均一に加圧することが可能となる。
しかしながら、熱圧着ツールの長手方向に加圧手段を移動させる機構を設ける必要があるため、装置構成が複雑化および大型化するという新たな問題点を生じる。
本発明は、簡素な構成で、圧着ツールによって加圧する領域を均一に加圧することを可能とし、基板に電子部品を良好に接続することができる電子部品実装装置および電子部品実装方法を提供することを目的とする。
本発明に係る実施の形態の電子部品実装装置は、
基板の辺縁部に複数の電子部品を圧着する電子部品実装装置であって、
基板の辺縁部を支持するバックアップツールと、
このバックアップツールに支持された基板の辺縁部上電子部品を加圧する圧着ツールと、
この圧着ツールに対し、前記圧着ツールの幅方向における複数の加圧箇所において加圧力を付与する加圧手段と、
この加圧手段を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記電子部品を加圧するときに前記圧着ツールにおける幅方向の一方の端部が前記基板の端部からはみ出す量に応じて、前記複数の加圧箇所のうち前記一方の端部の側に位置する加圧箇所に付与する加圧力の大きさを、前記圧着ツールにおける他方の端部の側に位置する加圧箇所に付与する加圧力よりも小さくなるように制御することを特徴とする。
本発明によれば、簡素な構成で、圧着ツールによって加圧する領域を均一に加圧することが可能となり、基板に電子部品を良好に接続することができる。
電子部品実装装置の概略的な構成を示す側面図である。 熱圧着部とバックアップ部を示す正面図である。 図1の電子部品実装装置のブロック図である。 熱圧着の状態を示す模式図である。 熱圧着の状態を示す模式図である。 熱圧着の状態を示す模式図である。 熱圧着の状態を示す模式図である。
本発明の第1の実施の形態を図1〜図3を用いて説明する。
電子部品実装装置1は、基板としての液晶表示パネル101を載置して搬送する搬送部2と、液晶表示パネル101の辺縁部を支持するバックアップ部3と、バックアップ部3の上方に配置された熱圧着部4と、制御装置5とを備える。なお、このような電子部品実装装置1は、FPC102がACF103を介して仮圧着された液晶表示パネル101に対して、FPC102を加圧、加熱して熱圧着(以下「本圧着」ともいう。)するものである。FPC102の仮圧着は、前工程である仮圧着工程にて行なわれる。
搬送部2は、Y軸方向に移動可能に設けられたY軸移動ステージ21を有する。このY軸移動ステージ21は、駆動源としてY軸モータ21aを備える。Y軸移動ステージ21の上には、X軸方向に移動可能なX軸移動ステージ22が設けられる。このX軸移動ステージ22は、駆動源としてX軸モータ22aを備える。X軸移動ステージ22の上には、垂直軸を中心に水平回転可能なθステージ23が設けられる。このθステージ23は、駆動源としてθ軸モータ23a(図3参照)を備える。θステージ23の上には、液晶表示パネル101を載置可能な載置台24が設けられる。この載置台24の上面である載置面には、不図示の吸着機構が設けられ、載置された液晶表示パネル101を吸着保持できるようになっている。
このような搬送部2は、仮圧着工程から搬送される液晶表示パネル101を、仮圧着工程との受け渡し位置にて受け取る。また、搬送部2は、液晶表示パネル101におけるFPC102が仮圧着された辺縁部を、バックアップ部3上に位置付ける。さらに、搬送部2は、熱圧着部4によってFPC102が熱圧着された液晶表示パネル101を後工程に対する受け渡し位置へ移送する。
バックアップ部3は、液晶表示パネル101の辺縁部を下側から支持するバックアップツール31と、バックアップツール31を上下方向に移動させるZ軸ステージ32とを有する。Z軸ステージ32は、駆動源としてZ軸モータ32a(図3参照)を備える。
バックアップ部3は、搬送部2によってバックアップ部3上に液晶表示パネル101の辺縁部が位置付けられたときに、Z軸ステージ32によって、バックアップツール31を待機位置から液晶表示パネル101の下面に当接する支持位置まで上昇させ、液晶表示パネル101の辺縁部を支持する。
熱圧着部4は、液晶表示パネル101にACF103を介して仮圧着されたFPC102を熱圧着する圧着ツールとしての熱圧着ツール41と、熱圧着ツール41に加圧力を付与する加圧手段としての一対のエアシリンダ42A、42Bと、側面視で逆L字型に形成され、エアシリンダ42A、42Bを支持する上下可動体43と、上下可動体43を上下方向に移動可能に支持するZ軸移動ステージ44とを有する。
熱圧着ツール41は、その下端部をFPC102と当接する当接面41aと成し、この当接面41aを所定の温度に加熱するためのヒータ41bをその長手方向に沿って内蔵する。
Z軸移動ステージ44は、駆動源としてのZ軸モータ44aを備える。
一対のエアシリンダ42A、42Bは、熱圧着ツール41の幅方向において、所定の間隔をおいて配置され、幅方向における2箇所の加圧箇所において熱圧着ツール41に加圧力を付与する。この実施の形態では、熱圧着ツール41の幅方向の長さLに対して、熱圧着ツール41の端部からそれぞれ距離(1/4)×Lの位置にエアシリンダ42A、42Bの作動ロッド42aが接続されているものとする。各エアリンダ42A、42Bは、それぞれ空圧源(不図示)に接続されており、個別に設けられた電空レギュレータ45A、45Bによって加圧力を個別に制御できるように構成されている。なお、加圧箇所とは、図4〜図7において矢印で示すように、熱圧着ツール41に対してその幅方向において加圧力を付与する位置のことである。
制御装置5は、図3に示すように、搬送部2のY軸モータ21a、X軸モータ22a、θ軸モータ23a、バックアップ部3のZ軸モータ32a、および、熱圧着部4のヒータ41b、Z軸モータ44a、電空レギュレータ45A、45Bが接続され、これらを制御する。
また、制御装置5は、記憶部5aを有する。この記憶部5aには、電子部品の実装に必要な各機構の駆動条件等の制御情報が記憶されている。この制御情報の一つとして、後述する、熱圧着ツール41のはみ出し量とエアシリンダ42A、42Bの加圧力との相関関係が含まれる。
次に、作動について説明する。
まず、仮圧着工程からの受け渡し位置において、受け渡し位置に位置付けられた搬送部2の載置台24上に液晶表示パネル101が載置される。載置台24に液晶表示パネル101が載置されると、載置台24の不図示の吸着機構によって液晶表示パネル101が吸着保持される。
液晶表示パネル101を吸着保持したならば、液晶表示パネル101におけるFPC102の仮圧着された辺縁部がバックアップツール31上に位置付けられるように、Y軸移動ステージ21、X軸移動ステージ22およびθステージ23によって搬送部2を移動させる。
なお、この移動の途中で、不図示の位置検出手段によって、載置台24に載置された液晶表示パネル101のX、Y、θ方向の位置ずれが検出される。そのため、液晶表示パネル101の辺縁部がバックアップツール31上に位置付けられたときには、Y軸移動ステージ21、X軸移動ステージ22およびθステージ23によって、位置ずれが補正された状態とされている。
液晶表示パネル101の辺縁部がバックアップツール31の上に位置付けられると、Z軸ステージ32によってバックアップツール31を支持位置まで上昇させ、液晶表示パネル101の辺縁部を下側から支持する。
バックアップツール31が液晶表示パネル101の辺縁部を支持したら、Z軸移動ステージ44によって、液晶表示パネル101に仮圧着されたFPC102に向けて、熱圧着ツール41を下降させる。
このとき、熱圧着ツール41は、ヒータ41bによって、設定された加熱温度に予め暖められており、また、電空レギュレータ45A、45Bによって、エアシリンダ42A、42Bに設定された加圧力を作用可能な状態とされている。
熱圧着ツール41が下降して、当接面41aがFPC102に当接すると、FPC102はACF103を介して液晶表示パネル101に、設定された押圧力および設定された温度で加圧、加熱されて本圧着される。
なお、図示は省略しているが、熱圧着の際には、熱圧着ツール41とFPC102との間には、樹脂製の保護シートが介在されており、加熱によって溶融したACF103が熱圧着ツール41に付着することが防止されるようになっている。
熱圧着ツール41による加圧、加熱が開始されてから、予め設定された時間が経過すると、Z軸移動ステージ44によって熱圧着ツール41を元の位置まで上昇させる。また、Z軸ステージ32により、バックアップツール31を待機位置まで下降させる。
熱圧着ツール41の上昇、および、バックアップツール31の下降が完了すると、FPC102が本圧着された液晶表示パネル101を後工程に対する受け渡し位置に移動させるべく、搬送部2を移動させる。この位置で、後工程に液晶表示パネル101を受け渡したならば、搬送部2を、仮圧着工程との受け渡し位置へ移動させ、次の液晶表示パネル101の受け取りに備えて待機させる。
以上の動作を繰り返し行なうことで、液晶表示パネル101に対するFPC102の本圧着を順次実行する。
ところで、このような電子部品実装装置1においては、液晶表示パネル101の辺縁部の長さが熱圧着ツール41の幅方向の長さLよりも長い場合に、熱圧着ツール41の一方の端部を液晶表示パネル101の端部から外側にはみ出させ、FPC102の本圧着を複数回に分けて行なうことがある。
本実施の形態の電子部品実装装置1においては、このような場合、熱圧着ツール41の一方の端部を液晶表示パネル101の端部から外側にはみ出させる量に応じて一対のエアシリンダ42A、42Bの加圧力の大きさを個別に調整することで、熱圧着ツール41によって加圧される領域全域、言い換えれば、熱圧着ツール41によって加圧される全てのFPC102に加圧力が均一に付与されるように制御する。
以下に、図4〜図7を用いて、一対のエアシリンダ42A、42Bの加圧力の制御について説明する。
図4は、液晶表示パネル101の辺縁部の長さが熱圧着ツール41の幅方向の長さLよりも短い長さの場合の例である。
このような場合、液晶表示パネル101の辺縁部の中央の位置に熱圧着ツール41の幅方向の中央が一致するように熱圧着ツール41を位置付ける。
そして、制御装置5は、エアシリンダ42A、42Bにそれぞれ予め設定された同じ大きさの加圧力Fを作用させるように、電空レギュレータ45A、45Bを調整し、空圧源から供給される空気圧を制御する。
なお、液晶表示パネル101の辺縁部の長さが熱圧着ツール41の長さLと同じ長さの場合も同様にして行なう。
図5〜図7は、液晶表示パネル101の辺縁部の長さが熱圧着ツール41の長さLよりも長い場合の例である。
このような場合、液晶表示パネル101の辺縁部の長さを2等分し、その中央に熱圧着ツール41の一方の端部の位置を合わせ、他方の端部を液晶表示パネル101からはみ出させた状態で熱圧着を行なうものとする。図では、熱圧着ツール41の左側の端部を液晶表示パネル101の辺縁部の中央に合わせ、右側の端部を液晶表示パネル101からはみ出させて熱圧着を行なう例を示している。
図5〜図7に示すように、熱圧着ツール41における液晶表示パネル101からはみ出す長さ(以下、「はみ出し量」という。)が長くなるほど、右側のエアシリンダ42Bによる加圧力が小さくなるように制御する。例えば、熱圧着ツール41の長さLに対して、そのはみ出し量が0(ゼロ)から(1/2)×Lまでの間で、エアシリンダ42Bに作用させる加圧力がFから0(ゼロ)まで直線的に変化するように、電空レギュレータ45Bによってエアシリンダ42Bに供給する空気圧を制御する。
このような熱圧着ツール41のはみ出し量とエアシリンダ42A、42Bに作用させる加圧力との相関関係、或いは、それに関する情報は、実験等により予め求めておき記憶部5aに記憶させておけば良い。
なお、はみ出し量が(1/2)×Lを下回る場合は、液晶表示パネル101の辺縁部の長さが長さL未満のときであるから、熱圧着ツール41の中央を液晶表示パネル101の辺縁部の中央に合わせて熱圧着すれば良い。
図5は、熱圧着ツール41の右側の端部だけが液晶表示パネル101の端部から長さ(1/8)×Lだけはみ出した状態を示す。この場合、左側のエアシリンダ42Aに作用させる加圧力Fに対して、右側のエアシリンダ42Bには加圧力(3/4)×Fを作用させるように制御する。
また、図6は、熱圧着ツール41の右側の端部だけが液晶表示パネル101の端部から長さ(3/8)×Lだけはみ出した状態を示す。この場合、左側のエアシリンダ42Aに作用させる加圧力Fに対して、右側のエアシリンダ42Bには加圧力(1/4)×Fを作用させるように制御する。
さらに、図7は、熱圧着ツール41の右側の端部だけが液晶表示パネル101の端部から長さ(1/2)×Lだけはみ出した状態を示す。この場合、左側のエアシリンダ42Aに作用させる加圧力Fに対して、右側のエアシリンダ42Bには加圧力を作用させないように制御する。
なお、熱圧着ツール41のはみ出し量は、今回の熱圧着の対象となる液晶表示パネル101に対する熱圧着の作業を開始する前に、作業者が記憶部5aに記憶させておく。そして、制御装置5は、熱圧着を行なう際、記憶部5aに記憶されたはみ出し量の情報に基づいて左右のエアシリンダ42A、42Bに作用させる加圧力を上述のように制御する。
このように制御することにより、熱圧着ツール41の一方の端部だけが液晶表示パネル101からはみ出た状態で熱圧着を行なう場合であっても、熱圧着ツール41にモーメントが作用することを抑えることができ、熱圧着ツール41によって加圧される領域全域に加圧力を均一に作用させることが可能となる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、熱圧着ツール41に対して2つのエアシリンダ42A、42Bを並列に設け、熱圧着ツール41の一方の端部が液晶表示パネル101の端部からはみ出す量が大きくなるほど、はみ出した端部側に位置するエアシリンダ42A、42Bに作用させる加圧力の大きさが小さくなるように制御するようにした。
このようにすることで、熱圧着ツール41の一方の端部がはみ出して支えを失ったとしても、そのはみ出し量に応じて一方の端部の側に付与される加圧力の大きさが調整されるので、熱圧着ツール41にモーメントが作用することを抑制することができる。したがって、熱圧着ツール41によって加圧される領域の全域に対して加圧力を均一に作用させることができ、液晶表示パネル101に対してFPC102を良好に本圧着することが可能となる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この実施の形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述したこれら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。
例えば、加圧手段としての一対のエアシリンダ42A、42Bの配置位置、つまり、加圧箇所を、長手方向の長さLの熱圧着ツール41に対して、熱圧着ツール41における一方の端部から距離(1/4)×Lの位置と、他方の端部から距離(1/4)×Lの位置としたが、これに限られるものでは無く、他の位置関係で配置しても良い。
また、エアシリンダ42A、42Bに作用させる加圧力の大きさを、熱圧着ツール41のはみ出し量が0(ゼロ)から(1/2)×Lになるまでの間で、直線的に減少させるように制御するものとしたが、これに限られるものでは無く、二次曲線的、或いは、放物線的など他の相関関係で制御するようにしても良い。なお、この相関関係は、予め実験等により実測して求めておくことが可能である。
また、加圧手段としてエアシリンダ42A、42Bを用いた例で説明したが、これに限られるものでは無く、例えば、モータを駆動源とした加圧手段であっても良い。
また、液晶表示パネル101の辺縁部を2回に分けて本圧着するものとしたが、液晶表示パネル101の辺縁部の長さが熱圧着ツール41の長さLの2倍よりも長い場合は、3回以上に分けて本圧着を行なうようにしても良い。
例えば、液晶表示パネル101の辺縁部の長さが熱圧着ツール41の長さLの2倍よりも長く、3倍よりは短い場合、まず、液晶表示パネル101の辺縁部の中央位置に熱圧着ツール41の中央を位置合わせして本圧着する。次いで、辺縁部の残りの両端部分を、辺縁部の端部から熱圧着ツール41の端部をはみ出させた状態で本圧着する。そしてこのとき、熱圧着ツール41のエアシリンダ42A、42Bのうちはみ出した端部側に位置するエアシリンダ42A、42Bに作用させる加圧力を、熱圧着ツール41のはみ出し量に応じて減ずるように制御する。
また、熱圧着ツール41のはみ出し量を、記憶部5aに予め設定しておく例で説明したがこれに限られるものでは無く、例えば、熱圧着ツール41のはみ出し量を検出する検出器をバックアップ部3または熱圧着部4の近傍に設けておき、熱圧着を開始する前に、熱圧着ツール41のはみ出し量を検出し、この検出結果に基づいて一対のエアシリンダ42A、42Bに作用させる加圧力を制御するようにしても良い。また、この検出は、同一品種または同一ロットの液晶表示パネル101において、最初に熱圧着を行なう際に行なえば良い。
また、加圧手段としての一対のエアシリンダ42A、42Bを設け、熱圧着ツール41の幅方向における2箇所の加圧箇所にて加圧力を付与するようにしたが、これに限られるものでは無く、加圧箇所の数は、3つ以上であっても良い。
また、基板として液晶表示パネル101を用いた例で説明したが、これに限られるものでは無く、他の基板、例えば、有機ELパネルなど、基板に電子部品を熱圧着するものであれば本発明は適用可能である。
また、電子部品がFPCである例で説明したが、これに限られるものでは無く、他の電子部品、例えば、ICチップなどであっても良い。
1 電子部品実装装置
2 搬送部
3 バックアップ部
31 バックアップツール
4 熱圧着部
41 熱圧着ツール
42A、42B エアシリンダ
5 制御装置
101 液晶表示パネル(基板)
102 FPC(電子部品)

Claims (4)

  1. 基板の辺縁部に複数の電子部品を圧着する電子部品実装装置であって、
    基板の辺縁部を支持するバックアップツールと、
    このバックアップツールに支持された基板の辺縁部上電子部品を加圧する圧着ツールと、
    この圧着ツールに対し、前記圧着ツールの幅方向における複数の加圧箇所において加圧力を付与する加圧手段と、
    この加圧手段を制御する制御装置と、を備え、
    前記制御装置は、前記電子部品を加圧するときに前記圧着ツールにおける幅方向の一方の端部が前記基板の端部からはみ出す量に応じて、前記複数の加圧箇所のうち前記一方の端部の側に位置する加圧箇所に付与する加圧力の大きさを、前記圧着ツールにおける他方の端部の側に位置する加圧箇所に付与する加圧力よりも小さくなるように制御することを特徴とする電子部品実装装置。
  2. 前記制御装置は、前記一方の端部におけるはみ出す量が多いほど、前記一方の端部の側に位置する加圧箇所に付与する加圧力の大きさが小さくなるように制御することを特徴とする請求項記載の電子部品実装装置。
  3. 基板の辺縁部に複数の電子部品を圧着する電子部品実装方法であって、
    バックアップツールによって支持された基板の辺縁部上の複数の電子部品に圧着ツールを当接させ、当該圧着ツールの幅方向における複数の加圧箇所において加圧力を付与して前記電子部品を基板に圧着するに際し、
    前記圧着ツールにおける幅方向の一方の端部が前記基板の端部からはみ出す量に応じて、前記複数の加圧箇所のうち前記一方の端部の側に位置する加圧箇所に付与する加圧力の大きさを、前記圧着ツールにおける他方の端部の側に位置する加圧箇所に付与する加圧力よりも小さくなるように制御することを特徴とする電子部品実装方法。
  4. 前記一方の端部におけるはみ出す量が多いほど、前記一方の端部の側に位置する加圧箇所に付与する加圧力の大きさが小さくなるように制御することを特徴とする請求項記載の電子部品実装方法。
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