JP7357268B2 - 部品供給装置 - Google Patents

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Description

本発明は、基板に部品を装着する部品装着装置にテープ部材から打ち抜いて部品を供給する部品供給装置に関する。
表示装置を製造するにあたり、映像信号などを伝達するための部品が表示基板の端縁に取り付けられる。このような部品は、部品装着装置により基板に装着される。部品装着装置は、例えば特許文献1の部品装着装置のように、長尺の基板テープに所定のピッチで部品が設けられたテープ部材から部品を打ち抜き、打ち抜かれた部品を供給する部品供給装置を備えている。
特開平7-106796号公報
昨今の表示装置の高精細化に伴い、基板への部品の装着精度を高くすることが要求される。しかしながら、部品装着装置の機械的精度だけでは要求される精度を長期的に維持することが困難となっていた。そこで発明者は鋭意研究を行ったところ、クリーンルームなど安定的な環境下に設置された部品供給装置であっても、僅かな環境の変化によりテープ部材や部品が伸び縮みすることを見出した。
本発明は、上記知見に基づきなされたものであり、テープ部材や部品の伸縮を抑制して基板へ部品を装着する際の装着精度を長期的に維持することのできる部品供給装置の提供を目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の1つである部品供給装置は、複数の部品が所定の間隔で設けられたテープ部材を保持する部品保持手段と、前記部品保持手段から引き出された前記テープ部材を所定の間隔で送りながら前記部品を順次打ち抜く打ち抜き手段とを備える部品供給装置であって、前記部品保持手段を収容し、一定の水分濃度に調整された気体である調整気体が導入される気体導入口と前記打ち抜き手段に供給する前記テープ部材が挿通状態で搬出される搬出口とを有する筐体を備える。
本発明によれば、筐体外の雰囲気よりも安定した調整気体雰囲気内でテープ部材を保持することができ、当該状態をテープ部材の打ち抜き直前まで維持することができるため、テープ部材および部品の吸湿、乾燥などを抑制し、部品の寸法のばらつきを抑える、高い精度で基板へ部品を装着することができる。
図1は、実装システムの全体構成を示すブロック図である。 図2は、部品が設けられた部品テープを示す平面図である。 図3は、部品と基板との関係を示す平面図である。 図4は、装着装置を示す斜視図である。 図5は、部品供給装置を装着装置の一部とともに模式的に示す図である。 図6は、打ち抜き手段を模式的に示す図である。 図7は、部品供給装置の別例1を模式的に示す図である。 図8は、部品供給装置の別例2を模式的に示す図である。
次に、本発明に係る部品供給装置を備えた部品装着装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。
図1は、部品供給装置を含む実装システムの全体構成を示す概念図である。この実装システム100は、基板201に部品202を実装するシステムであり、ローダ101と、洗浄機102と、部品実装装置103と、部品供給装置104と、検査装置105と、アンローダ106とを備えている。さらに、前記各機構を制御するコンピュータであるラインコントローラ108を備えている。
部品202が実装される基板201は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、有機ELディスプレイ、液晶ディスプレイなどを構成する表示基板を基板201として例示している。基板201を構成する材料は特に限定されるものではないが、例えば、ガラスや、ポリイミドなどの樹脂を例示することができる。また、基板201の形状も特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合は、板状であり、図3に示すように一端縁には複数の基板電極211と、基板マーク221が設けられている。
部品202は、図2に示すように、複数の部品202が所定の間隔で設けられたテープ部材200の状態で供給される。部品202の種類は特に限定されるものではないが、例えば、TCP(Tape Carrier Package)、COF(Chip on Film)など柔軟性を備えた樹脂製フィルムに電子部品が搭載された回路フィルム部品として例示できる。部品202は、図3に示すように、複数の部品電極212、およびアライメントマーク222を備えている。部品202を構成する材料は、特に限定されるものではないが、例えば、ポリイミドなどの樹脂を例示することができる。また、基板201の形状も特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合は、可撓性のある矩形のフィルム状である。テープ部材200は、リール204(図5参照)に巻き付けられた状態で供給される。
部品電極212は、部品202の表面に設けられた金属などの導電性の部材である。部品電極212は、第一方向(図中X軸方向)に並べて配置されている。本実施の形態の場合、複数の部品電極212は、部品202の短手方向(図中Y軸方向)に延在する細くて薄い板状の部材であり、露出状態となっている。
アライメントマーク222は、基板201と部品202との位置関係を取得するためのマークである。アライメントマーク222の形状や位置は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、部品電極212の並び方向(図2中X軸方向)の両側方に設けられた十字状のマークである。
ローダ101は、他の工程で製造された基板201を実装システム100に導入する装置である。一方、アンローダ106は実装システム100で部品202が取り付けられた基板201を導出し他の工程に受け渡す装置である。
洗浄機102は、ローダ101により供給された基板201を受け取り、ACF(Anisotropic Conductive Film)が貼り付けられる基板201の部分を洗浄する装置であり、布帛等を基板201の周縁にこすりつけることで汚れなどを取り除く。
部品実装装置103は、基板201の周縁部に部品202を取り付けるラインであり、ACF貼付装置113と、装着装置114と、圧着装置115とを備えている。
ACF貼付装置113は、基板201の表面の所定の位置にACFテープを貼り付ける装置である。ここで、ACFとは、基板201と部品202との間に介在配置され、熱と圧力とを合わせて加えることにより、圧力が加えられた部分のみ、圧力方向にのみ電気的な導通を確保することができる部材である。またACFは、基板201に対し部品202を恒久的に固着し、基板201に設けられる基板電極と部品202に設けられる部品電極との導通の維持を図ることができる物質である。ACFは日本語では異方性導電接着剤と称されることがある。また、ACFテープとは、長尺帯状のACFを意味する。
装着装置114は、ACF貼付装置113により基板201に貼り付けられたACFの上に部品202を配置し、部品供給装置104から供給された部品202を基板201に対して仮圧着して装着する装置である。本実施の形態の場合、装着装置114は、図4に示すように、部品202を基板201に仮圧着する装着ヘッド142を備えている。この装着ヘッド142は、部品供給装置104の移載ステージ156(図5参照)に載置される部品202を保持し、基板201端縁の所定の装着位置に移送して基板201に部品202を装着する。
本実施の形態の場合、装着装置114は、テーブル141と、装着ヘッド142と、バックアップステージ144と、撮像手段116とを備えている。
テーブル141は、基板201が載置され、駆動機構によってXY方向に平行移動することで、基板201をXY方向に移送することができるテーブルである。また、テーブル141は、Z方向に上下動すると共にθ方向にも回転することができ、載置した基板201をZ方向に移送し、θ方向に回転させることが可能である。
装着ヘッド142は、部品供給装置104から供給される部品202を吸着ノズルなどによって吸着保持し、部品202を装着位置にまで移送して配置する。
バックアップステージ144は、基板201の周縁を下方から支える部材であり、装着ヘッド142が降下し、部品202を基板201圧着するための挟持力を下方から与える部材である。バックアップステージ144は、透明な部分を備え、バックアップステージ144の下方から基板201や部品202を撮像することが可能なものとなっている。
搬送装置150は、ACF貼付装置113から基板201を搬送してテーブル141へ引き渡し、部品202を取り付け後、テーブル141から基板201を引き取って圧着装置115へ搬送する装置である。
撮像手段116は、基板201が所定位置に配置される前または後に、装着ヘッド142に保持された部品202と基板201を撮像し、部品202の基板201に対する位置合わせに用いる撮像データを提供する。また撮像手段116は、圧着装置115で熱圧着される前において、基板電極211を挟んで基板201に設けられる基板マーク221と、部品電極212を挟んで部品202に設けられたアライメントマーク222とを同時に撮像してもよい。撮像手段116が撮像したデータである撮像データは、ラインコントローラ108に送信される。撮像手段116は、特に限定されるものではないが、ラインセンサなどを含むデジタルカメラを例示することができる。
図5は、部品供給装置を示す図である。同図に示すように、部品供給装置104は、打ち抜き手段107と、部品保持手段151と、カバーテープ回収手段152と、巻取手段153と、可動ステージ154と、移載ヘッド155と、移載ステージ156と、筐体147とを備えている。本実施の形態の場合、部品供給装置104は、取得手段146と、報知手段157と、制御手段159と、変更手段148とを備えている。
図6は、打ち抜き手段を示す図である。打ち抜き手段107は、複数の部品202が所定の間隔で設けられたテープ部材200を所定の間隔で送りながら、テープ部材200から部品202を順次打ち抜く装置である。本実施の形態の場合、打ち抜き手段107は、テープ部材200に設けられたスプロケットホール203に係合するスプロケット171と、スプロケット171を回転駆動させるモータ172と、テープ部材200から部品202を打ち抜くパンチ173、およびダイ174とを備えている。モータ172は、テープ部材200を一定の送り量で送ることができるものとなっている。打ち抜き手段107によりテープ部材200から打ち抜かれた部品202は、可動ステージ154に載置される。
スプロケット171に対するスプロケットホール203の位置が正確であっても、打ち抜き対象のテープ部材200が環境の変化によって伸び縮みした場合、部品202を打ち抜く位置がずれることがある。本発明によれば、このずれの発生を防止することもできる。
部品保持手段151は、テープ部材200が巻き付けられたリール204を保持し、リール204に巻き付けられたテープ部材200をたるむことなく供給する装置である。カバーテープ回収手段152は、テープ部材200から剥がされたカバーテープを回収する装置である。巻取手段153は、部品202が打ち抜かれたあとのテープ部材200を回収する装置である。
筐体147は、テープ部材200が巻き付けられたリール204と共に部品保持手段を収容する部材であり、気体導入口140と、搬出口149とを備えている。本実施の形態の場合、筐体147は、気体導入口140、および搬出口149以外からは気体を流出入させることができない気密構造となっている。また、筐体147は、リール204を交換するための交換扉(不図示)を備えている。
気体導入口140は、一定の水分濃度に調整された気体である調整気体が導入される開口である。調整気体の種類は特に限定されるものではないが、窒素ガスや、筐体147の外部環境よりも水分濃度が低くなるようにエアードライアー等で水分が除去された空気などを例示できる。
なお、気体導入口140には、レギュレーター、エアーフィルター、エアードライアー、流量調整弁などが取り付けられても構わない。
搬出口149は、筐体147内のリール204から引き出されたテープ部材200が挿通状態で搬出される開口である。筐体147外に搬出されたテープ部材200は、打ち抜き手段107に供給される。
本実施の形態の場合、搬出口149は、搬出口149の開口寸法を変更することができる変更手段148を備えている。本実施の形態の場合、変更手段148は、搬出口149に挿通されるテープ部材200の厚さ方向に移動可能なシャッターとシャッターを駆動する駆動源とを備える。変更手段148は、通常の操業時においては搬出されるテープ部材200とは接触しない位置にシャッターを保持し搬出口149の開口面積を一定に維持する。また、制御手段159(後述)により命令が出力されると、変更手段148の駆動源は、シャッターの先端をテープ部材200に近づくように移動させる。これにより、筐体147の内側から外側に流出する調整気体の流出量を抑制することができる。なお、変更手段148は、テープ部材200を厚さ方向に挟むことにより、調整気体の流出量をほぼゼロにしても構わない。この場合、変更手段148は、シャッターの先端にテープ部材200に密着して弾性変形可能なゴム、スポンジなどのパッキン部材が取り付けられても構わない。また、変更手段148のシャッターは、通常操業時の打ち抜き手段107が部品202を打ち抜いている際において、搬出口149近傍のテープ部材200が保持している隣り合う部品202の間に当接することができる位置に配置されてもよい。これによれば、部品供給装置104の稼働が中断した場合などにおいて調整気体の流入が制限、またはゼロにした場合であっても変更手段148により部品202を回避した状態で搬出口149を閉ざすことにより、調整気体の消費量を抑制しつつテープ部材200を一定の環境下に維持することが可能となる。
筐体147は、気体導入口140から導入される調整気体の流量と、テープ部材200が挿通された搬出口149から導出される調整気体の流量がバランスし、筐体147の内側が外側に対し陽圧にできるものとなっている。これにより、周囲の空気が筐体147内に流入することが防止でき、筐体147内を一定の環境に維持することが可能となる。本実施の形態の場合、変更手段148により搬出口149の開口面積を通常操業時よりも狭くすることにより、調整気体の流出量を抑えることができ、気体導入口140から調整気体の流入量が低下、または流入が停止した場合でも、一定の期間調整気体を筐体147内に保持することができ、筐体147内の環境を一定に維持することが可能となる。
取得手段146は、筐体147内における調整気体の圧力を示す圧力情報を取得することができるセンサである。取得手段146は、調整気体の圧力に換算できる物理量を取得するセンサであれば特に限定されるものではない。例えば取得手段146としては、筐体147の調整気体の圧力を直接測定できるセンサ、気体導入口140から流入する調整気体の圧力を取得するセンサ、調整気体の流入量を取得するセンサなどを例示することができる。
報知手段157は、取得手段146が取得した圧力情報に基づき閾値判断を行い、圧力情報が所定の規定値を下回ったときに異常情報を報知する。報知手段157の報知方法は特に限定されるものではなく、光、音、表示などにより作業者に異常情報を報知しても構わない。また、報知手段157は、異常情報を電気信号として出力することにより他の機器、コンピュータなどに報知しても構わない。報知手段157は、単独の機器として実現してもよく、またラインコントローラ108等においてコンピュータプログラムを実行することにより処理部として実現されても構わない。
制御手段159は、特定の情報を取得することにより搬出口149の開口寸法が小さくなるように変更手段148を制御する。特定の情報は、特に限定されるものではないが、例えば部品供給装置104がシャットダウンされることを示すシャットダウン情報、前記報知手段からの異常情報等を例示することができる。本実施の形態の場合、制御手段159は、変更手段148が備える駆動源を制御してシャッターの開閉を行う。なお、制御手段159は、変更手段148が備えていてもよく、単独の機器として実現しても構わない。また制御手段159は、ラインコントローラ108等においてコンピュータプログラムを実行することにより処理部として実現されても構わない。
可動ステージ154は、打ち抜き手段107により打ち抜かれた部品202を打ち抜き手段107から受け取って保持し、装着装置114の近傍にまで搬送する装置である。
移載ヘッド155は、可動ステージ154から移載ステージ156に部品202を移載する装置である。
移載ステージ156は、装着装置114の装着ヘッド142の下方まで部品202を搬送する装置である。移載ステージ156により搬送された部品202は、装着ヘッド142に受け渡すことができる。
圧着装置115は、装着装置114により基板201の表面にACFを介して装着された部品202を加熱加圧ヘッドにより比較的高い温度を加えながら強く押圧することで、基板201の表面に部品202を取り付け、基板電極と部品電極との導通を確保する装置である。部品202が吸湿や乾燥などによって伸縮することにより部品電極の間隔がばらつくと、基板電極と部品電極と位置ずれが発生し、装着精度が低下する場合がある。また、基板と電極との位置ずれが大きくなると、隣接する電極間の短絡などの不良が発生する場合もある。本発明によれば、部品202の伸縮を抑えることで、部品電極の間隔の変動を抑制し、部品202の基板への装着精度を高めることができる。
なお、部品実装装置103において複数台の圧着装置115が並設される場合がある、例えば基板201の長辺側と短辺側とを2つの圧着装置115でそれぞれ分担して圧着することで、部品実装装置103のスループットの向上を図ることができる。
検査装置105は、圧着装置で熱圧着された基板201と各部品202とのそれぞれの位置関係を、アライメントマーク222、および基板マーク221に基づき検査する装置である。本実施の形態の場合、検査装置105は、カメラであり、撮像した画像を画像解析することによりアライメントマーク222と基板マーク221との位置関係を算出し、閾値判断により合格、不合格を判断している。
ラインコントローラ108は、実装システム100全体の稼動状況や各種データの通信等を管理・制御するコンピュータである。通信ケーブル109は、ラインコントローラ108と各装置とを接続している。
以上の部品供給装置104によれば、調整気体が充填されて一定の水分濃度が維持された筐体147内にテープ部材200を打ち抜き手段107による打ち抜き直前まで収容しておくことができるため、部品202の伸び縮みを所定範囲に抑えて一定の状態の部品202を部品供給装置104に供給することが可能となる。したがって、部品202を基板201に対して仮圧着して装着する際の装着精度を高めることが可能となる。
特に、部品供給装置104の稼働が長時間中断した場合においても、テープ部材200を一定の環境下に維持するため、部品供給装置104の稼働が再開した場合であっても中断前からの部品202の伸縮が少なく、部品202の基板への装着精度を維持できる。
また、以上の部品供給装置104によれば、調整気体が充填されて一定の水分濃度が維持された筐体147内にテープ部材200を打ち抜き手段107による打ち抜き直前まで収容しておくことができるため、テープ部材200の伸び縮みを所定範囲に抑えて一定の状態のテープ部材200を打ち抜き手段に供給することが可能となる。従って、テープ部材200におけるスプロケットホール203と打ち抜くべき部品202の端縁との位置関係を一定に維持することができるため、部品電極212と部品202の端縁との距離が一定の部品202を装着装置114に提供し続けることが可能となる。
特に、部品供給装置104の稼働が長時間中断した場合においても、テープ部材200を一定の環境下に維持するため、部品供給装置104の稼働が再開した場合に中断前の条件と同じ条件で部品202を打ち抜くことが可能となる。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。
例えば、図7に示すように、筐体147は、カバーテープ205が剥がされたテープ部材200も含めて収容するものでもよい。この場合、筐体147にはテープ部材200から剥がされたカバーテープ205が挿通状態で搬出されるカバー搬出口169を備えてもよい。これによれば、テープ部材200において部品202を保護するカバーテープ205が剥がされた後においても、テープ部材200を一定の環境下に保持することが可能となる。従って、露出した部品電極212などを水分から保護することもできる。また、カバー搬出口169の開口寸法を変更することができるカバー開口変更手段168を備えても構わない。カバー開口変更手段168、および変更手段148を用いてカバー搬出口169、および搬出口149を閉ざすことにより、調整気体の消費量を抑制しつつテープ部材200を一定の環境下に維持することが可能となる。
また、制御手段159は、変更手段148ばかりでなく、カバー開口変更手段168を制御してカバー搬出口169の開口寸法を変更しても構わない。
また、図8に示すように、筐体147は、テープ部材200が巻き付けられた2つのリール204と共に2つの部品保持手段151を収容しても構わない。この場合筐体147は、1つの気体導入口140と、2つの搬出口149とを備えている。また、それぞれの搬出口149は、搬出口149の開口寸法を変更することができる変更手段148を備えてもかまわない。これによれば、一方の部品保持手段151に保持されたテープ部材200を打ち抜き手段に供給している間に、他方の部品保持手段151にテープ部材200を取り付けることができるため、部品供給装置104の操業を中断することなく新規のテープ部材200を部品保持手段151に取り付けることが可能となる。またこの場合、テープ部材200は、長期間にわたって部品供給装置104に保持されることになるが、筐体147内の一定環境に収容されるため、テープ部材200を安定した状態で保持し続けることが可能となる。
また、2つの変更手段148は、制御手段159がシャットダウン情報、異常情報などを含む特定の情報を取得することにより自動的に2つの搬出口149の開口面積を調整しても構わない。
また、変更手段148、およびカバー開口変更手段168は、シャットダウン情報、異常情報等を認識した作業者により手動によって搬出口149、カバー搬出口169などの開口面積が変更されるものであってもよい。
また、気体導入口140が流量調整弁を備える場合、シャットダウン時に変更手段148を用いて筐体147の内側から外側に流出する調整気体の流出量を抑制するのではなく、調整気体が供給されている間は調整気体を筐体147に供給しつづけるように流量調整弁を制御してもよい。
また、調整気体として水分濃度が調整された気体を例示したが、調整気体の温度を一定に調整しても構わない。
また、基板201として、有機ELディスプレイ、液晶ディスプレイなどに用いられるフラットパネルを例示したがこれに限定されるものではない。
また、部品202として配線フィルムに電子部品が搭載された回路フィルムを例示したが、これに限定されるわけではなく、電子部品が搭載されていない配線フィルム等でも構わない。
本発明は、有機ELディスプレイ、液晶ディスプレイなどに用いられるフラットパネルに回路フィルムを取り付ける場合に利用可能である。
100 実装システム
101 ローダ
102 洗浄機
103 部品実装装置
104 部品供給装置
105 検査装置
106 アンローダ
107 打ち抜き手段
108 ラインコントローラ
109 通信ケーブル
113 貼付装置
114 装着装置
115 圧着装置
116 撮像手段
140 気体導入口
141 テーブル
142 装着ヘッド
144 バックアップステージ
146 取得手段
147 筐体
148 変更手段
149 搬出口
150 搬送装置
151 部品保持手段
152 カバーテープ回収手段
153 巻取手段
154 可動ステージ
155 移載ヘッド
156 移載ステージ
157 報知手段
159 制御手段
168 カバー開口変更手段
169 カバー搬出口
171 スプロケット
172 モータ
173 パンチ
174 ダイ
200 テープ部材
201 基板
202 部品
203 スプロケットホール
204 リール
205 カバーテープ
211 基板電極
212 部品電極
221 基板マーク
222 アライメントマーク

Claims (5)

  1. 複数の部品が所定の間隔で設けられたテープ部材を保持する部品保持手段と、前記部品保持手段から引き出された前記テープ部材を所定の間隔で送りながら前記部品を順次打ち抜く打ち抜き手段とを備える部品供給装置であって、
    前記部品保持手段を収容し、一定の水分濃度に調整された気体である調整気体が導入される気体導入口と前記打ち抜き手段に供給する前記テープ部材が挿通状態で搬出される搬出口とを有する筐体
    を備える部品供給装置。
  2. 前記筐体内における調整気体の圧力を示す圧力情報を取得する取得手段と、
    前記圧力情報が規定値を下回ったときに異常情報を報知する報知手段と
    を備える請求項1に記載の部品供給装置。
  3. 前記搬出口は、
    開口寸法を変更する変更手段を備える
    請求項1または2に記載の部品供給装置。
  4. 前記部品供給装置がシャットダウンされることを示すシャットダウン情報を取得することにより前記搬出口の開口寸法が小さくなるように前記変更手段を制御する制御手段を備える
    請求項3に記載の部品供給装置。
  5. 前記報知手段からの異常情報を取得することにより前記搬出口の開口寸法が小さくなるように前記変更手段を制御する制御手段を備える
    請求項2を引用する請求項3に記載の部品供給装置。
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