JPH04229700A - 素子配向装置 - Google Patents
素子配向装置Info
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- JPH04229700A JPH04229700A JP3103707A JP10370791A JPH04229700A JP H04229700 A JPH04229700 A JP H04229700A JP 3103707 A JP3103707 A JP 3103707A JP 10370791 A JP10370791 A JP 10370791A JP H04229700 A JPH04229700 A JP H04229700A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
- H05K13/02—Feeding of components
- H05K13/022—Feeding of components with orientation of the elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
- B65G51/00—Conveying articles through pipes or tubes by fluid flow or pressure; Conveying articles over a flat surface, e.g. the base of a trough, by jets located in the surface
- B65G51/02—Directly conveying the articles, e.g. slips, sheets, stockings, containers or workpieces, by flowing gases
- B65G51/03—Directly conveying the articles, e.g. slips, sheets, stockings, containers or workpieces, by flowing gases over a flat surface or in troughs
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動電子部品配置装置
に関し、具体的には、搬送管に装入すべきリードなしチ
ップを一様な向きに正確に配向するための方法および装
置に関する。 【0002】 【従来の技術】現代の電子機器製造技術の進歩に応じて
、電子部品が小型化し、それによってより高い実装密度
が可能になり、レーザ技術などを利用する精巧な回路作
成技術が開発される傾向がはっきりしてきている。しか
し、製造価格の削減という好ましい改良を継続させるた
め、手作業から離れて、ますます精巧な自動組立技術を
開発するという第2の傾向も出ている。その代表は、米
国特許第4135630号に記載の装置や、ダイナパー
ト・コーポレーション、ユニバーサル・インストルメン
ト・カンパニー、パナソニックの製造する装置などの自
動化電子部品配置装置である。これらの装置は、ロボッ
ト式技術を利用して、所望に応じて様々なピン・イン・
ホール、表面実装、その他の電子部品を基板または回路
板上に自動的に配置する。 【0003】こうした自動配置装置に関する最新技術は
、主として、単一部品を連続して配置するタイプのもの
であり、複数の部品を同時に配置できる装置を使ってそ
の技術をさらに発展させるため努力が続けられている。 こうした装置の1例は、パナソニック・ナショナルから
提供されており、その代表的なシステムの詳細は、刊行
物“Specifications: Panaser
t Simultaneous Chip Compo
nent Placement Machine Mo
del, No.NM−8270”に記載されている。 技術が発展するにつれて、甚大な製造スループット能力
が生まれ、多数の部品を極めて速い速度で基板に配置す
ることが可能になった。 【0004】こうした甚大なスループットに伴う1つの
深刻な問題は、自動配置すべき電子部品を、特定の装置
が容易に使用できる形で配置装置に供給することにある
。その問題を解決するための1つの技術は、テープ上に
複数の部品を載せてテープ送りすることである。しかし
、同時部品配置装置が出現し、かつ様々な部品の寸法が
ますます小さくなっていくにつれて、上記のパナソニッ
クの装置で開示された技術のような、部品を配置装置が
使用できるように、搬送管に垂直に装入または積み重ね
るという技術が利用され始めている。 【0005】 上記の搬送管など、部品を貯載し、配置
装置にそれを配送するための改良された実装技術にもか
かわらず、どのようにすれば迅速かつ経済的かつ確実に
搬送管内のこうした部品を実装できるかについて深刻な
問題がある。こうした実装を実行するための迅速で効率
的な手段が緊急に必要なことは、こうした精巧な配置装
置のコストが増大するにつれて、適切に構成されたチッ
プの供給を待つ間の運転停止時間が恐ろしく高くつき受
け入れられないことを考えれば理解できよう。 【0006】 しかし、ますます小型化する部品を搬送
管に迅速かつ経済的かつ確実に装入するために利用でき
る装置がないため、同時配置技術および製造スループッ
トを大幅に改善するためのその他の技術の採用を目指し
た進歩が著しく阻害されてきた。このような搬送管装入
装置の実現には、すぐに明らかにはならない数多くの困
難な問題が付随している。第1に、こうした部品の寸法
はきわめて小さいので、数百個のこうした小型部品を搬
入管内に一様な向きで配置することは、簡単なことでは
ない。たとえば、部品自体に関して、部品の相互に付着
する傾向や、製造上の非一様性から生じるチップ寸法の
ばらつき、壊れた部品などを含めて数多くの要因により
、こうした小型部品を一貫して繰り返して並べることが
できないことに、当業界は悩まされてきた。 【0007】 多数の一様な数のこうした小型部品を搬
送管内で正確に同じ向きに配置し、こうした各部品の保
全性を保証する上で信頼性と一貫性はきわめて重要であ
る。同時配置装置は信じられないほどのスループットを
提供するので、製造ラインでエラーが検出されたときに
は、既に多数の基板に、欠陥がある、または向きが狂っ
ているチップが植え付けられている可能性があることを
考えれば、このことが理解できよう。この結果、廃棄物
または再加工のコストが極めて高くなる。こうしたエラ
ーは、壊れたチップが搬送管に装入されることによるだ
けでなく、場合によっては、片面のみに接触パッドをも
ち、一貫してこれらのパッドを同じ向きにして装入しな
ければならないチップが反転していることによって引き
起こされることもある。 【0008】 100%の搬送管装入精度が必要なこと
のもう1つの例は、配置装置で使用される様々な搬送管
内の部品の数が異なる場合に、部品の数が標準より少な
い搬送管で他の搬送管より前にチップが切れるために、
多数の基板に欠落部品が植え付けられる可能性があるこ
とである。 【0009】自動チップ装入装置を実現する1つの試み
は、ねじなどの小さな部品の取扱いで使用される震動ボ
ウル技術を利用するものである。動作に際しては、この
装置はらせん状の経路を備え、チップが振動によって貯
蔵部から経路を下りてきて、ほぼ一様に並び、その後搬
送管内に配置される。こうした方法には様々な欠点があ
るため、当業界では依然として、部品で搬送管を充填す
る問題に対する効果的な解決方法を必要としている。1
つの直ちに明らかとなる深刻な欠点は、この装置が同時
に単一の搬送管にしか装入できないようになっているこ
とである。従って、上記のように、同時部品配置装置の
ますます増大するスループットに追いつくようせめて試
みることを望むにも、こうした高価な装置が多数必要と
なる。この装置の他の深刻な欠点として、装入工程が見
えないこと、異なる部品の装入を始める際の装置のパー
ジおよび切替えが難しいこと、およびチップの寸法上ま
たは機能上の不規則さが検出できないことがある。 【0010】 上記のことを念頭に置くと、搬送管にさ
まざまな部品を一貫して装入することができる、極めて
信頼性が高く、配置装置のスループットに搬送管充填作
業が追いつくことができるスループットをもつ、部品を
搬送管に装入する装置が当業界でどうしても必要とされ
ていたことは明らかである。同時に複数の搬送管に装入
でき、さらに異なる部品で搬送管を充填することが望ま
しいときにパージが容易な装置も緊急に必要とされてい
た。さらに、装入工程中に部品の進行状況が容易に見え
、さらに不均一な部品が搬送管に装入されるのを防止す
る、部品装入装置も求められていた。こうした装置で望
まれる他の特徴は、別の1組の搬送管の充填を開始する
ために、さらにはまったく異なる部品でそれを行うため
に、迅速に切替えができることであった。上記およびそ
の他の望ましい特徴は、これまでに述べた従来技術の問
題を克服する本発明によって提供される。 【0011】 米国特許出願第07/347691号に
開示された上記の搬送管装入装置に伴う1つの問題は、
現代の電子回路で使用される多くのチップの本性に関係
するものである。これらのチップの多く、主として、受
動部品のチップは、その対向する両端にはんだランドが
配置された小さな長方形の形で供給される。しかし、こ
うしたはんだランドは、部品の片面のみにある。したが
って、こうした部品を、搬送管内のすべてのチップのは
んだランド面が同じ方向に向いた状態で、搬送管に一貫
した向きで装入するための機構を備えることが不可欠で
ある。その理由は、こうした部品搬送管を利用する現代
のチップ配置装置の動作に関係している。配置装置は、
搬送管からチップを取り出して、はんだランドを下向き
にして配置し、チップのはんだランドを、それを受ける
基板、母板など上の対応するはんだランドまたはパッド
と1対ずつ係合させる。配置装置は通常、チップが搬送
管から押し出されるときにチップの向きを感知する手段
を備えていないので、こうしたすべての部品が搬送管内
で一貫した向きに配向していることが不可欠である。し
かし、こうしたチップの寸法が極めて小さいため、こう
したチップを搬送管内で一貫した向きに配向させるため
の、信頼性が高く、安価な装置および方法を提供するこ
とは極めて難しい。 【0012】この問題は、部品を毎分200〜300個
以上の速度で配置することのできる現在の同時部品配置
装置によるスループットが極めて速いため、さらに厄介
になる。したがって、配置装置自体のこのスループット
能力を適切に利用するには、適切に配向されたこうした
チップのマガジンまたは搬送管を提供する際に、このス
ループットに追いつくことのできる搬送管充填装置を考
案することが不可欠であった。 【0013】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、搬送
管に装入する前にチップの正しい配向を確立するための
、信頼性が高く、簡単で、安価な手段を提供する上で上
記の厄介な問題を解決することである。 【0014】 【課題を解決するための手段】ばらばらに配向したチッ
プの列をトラックに沿って下向きに前進させる。列中の
各チップを、連続して1個ずつ持ち上げて圧縮空気回路
に入れ、上側のスライド部材の鏡面に押しつける。チッ
プが、はんだランドを上に向けて配向されている場合、
チップはその表面に付着する。チップを動かすには不十
分な強さの圧縮性流体のジェットを、チップ列に向う方
向に注入する。チップがはんだランドを下に向けて配向
されている場合は、この流体ジェットが卵形の圧縮空気
回路の周りにチップを押しやって、ランドが所望の上向
きの方向に延びるようにチップの向きを変え、その後チ
ップを格納マガジン内に射出する。チップが鏡面に付着
した場合は、第1の流体ジェットの後に、第2の流体ジ
ェットを導入して、鏡面から正しい向きに配向したチッ
プを押しのけ、次に第1のジェットの方向とは反対の方
向で前進する列の方向に向いた第3の流体ジェットで、
正しい向きに配向したチップを格納マガジンへの経路に
沿って押しやる。この経路は、チップが通過したときに
、不正確に配置されたチップの向きを直しまたは反転さ
せるために使用された、卵形の経路と合流する。 【0015】 【実施例】図1を参照すると、部品装入装置51の、本
発明のチップ配向装置1を含む部分が示されている。引
用により本明細書に合体した、上記の米国特許出願第0
7/347691号には、図3のチップ2、3などのチ
ップの列を複数のトラック4内で確立し、重力給送及び
振動移動の結果としてトラックに沿って図1の右側へ前
進させる細部が示されている。チップは、通常、セラミ
ックまたは他の本体と、本体の片面に維持された両端上
の1対の導電性はんだランドを含む。上記の特許出願に
開示された部品装入装置51は、ばらばらの向きでホッ
パ内に配置されたチップを受け取り、それをトラック内
に導入する。したがって、チップがトラック4に沿って
前進するとき、一部のチップ(図4のチップ2など)は
、トラック4内ではんだランド13、14が上向きに配
向しているが、他のチップ(図4のチップ3など)は、
トラック内でランド13、14が下向きに配向している
。上記の理由から、すべてのチップを一貫した向きに配
向させる機能を実現することが必要であった。この機能
は、本発明のチップ配向装置1によって実現される。 【0016】まず、配向装置1のさまざまな構成要素の
全体的な説明を行い、次に図3ないし図6を参照して、
ランド13、14が上に向いたチップを押し出す際の、
装置1の動作シーケンスの説明を行う。その後に、図7
ないし図9を参照して、最初にはんだランドが下向きに
なってチップがトラック4に提示された場合に、チップ
の向きを変えて搬送管に押し込む際の、装置1の動作シ
ーケンスの詳細な説明を行う。 【0017】図1をより詳細に参照すると、複数の下側
スライド部材8と上側スライド部材10を囲むハウジン
グ・ブロック6が設けられている。これらの部材8と1
0は、カム駆動機構58によって、後でより詳しく説明
するようにして、上下に動かされる。カム駆動機構58
は、それぞれ上側部材10および下側部材8と協働する
上側カム52および下側カム11を回転させる。 【0018】後部、中央および前部マニホールド40、
42、44が、ブロック6を貫通してそれぞれトラック
4を横切る方向に延びる。たとえば、中央マニホールド
42は、図2によりはっきりと見えるように、ブロック
6を貫通して延びる。図2は、配向装置1の線2−2に
沿った断面図である。個別の各チップがトラック4を横
切って、総合領域(本明細書では喉部62と呼ぶ)に導
入されるとき、マニホールド40、42、44は、後で
より詳しく説明するようにして、圧縮性流体で次々に付
勢される。チップは、喉部62に導入されたときにその
はんだランドが上向きであった場合は、チップ出口56
を経て矢印30の方向に押し出される。一方、喉部62
でチップのランドが下向きに延びていた場合、チップは
、上記のマニホールドの適切な動作により、反転トラッ
ク18を通って矢印63の方向に押し出される。チップ
はこの反転トラック18中を進むとき、反転すなわち1
80度向きを変えて、そのはんだランドが所望の上向き
の配向となり、次いで、チップはチップ出口56を経て
押し出され、待機している搬送管内に導入される。わか
りやすくするため、チップが装入される搬送管も、こう
した複数の搬送管を担持するマガジンも図示しないが、
それらは通常通りチップ出口56に隣接して配置され、
正しく配向したチップを下向きに待機している搬送管内
へ移動させる機構を備えている。 【0019】次に図3ないし図6を参照して、ランドが
真上に向いたチップ2などのチップについて、配向装置
1の動作シーケンスを説明する。まず、図3を参照する
と、チップ2が喉部62に導入されたとき、下側カム1
1は、カム駆動機構58(図1)によって180度回転
して図4に示す位置にくる。この回転は、下側カム・ピ
ボット軸32の回りで行われる。この回転中に下側カム
の外側表面50が下側スライド部材の内部表面34に沿
って滑べるとき、ばね12が下側スライド部材8を押し
上げて図4に示す位置に押しやる。この位置にあるとき
、チップ2のはんだランド13と14は、上側スライド
部材10の下向きの下側研磨チップ担持面9に押しつけ
られる。この表面9は、鏡面をもつ微細仕上げした表面
である。表面9を、チップのはんだランドがそこに付着
して、チップがこの表面9からぶら下がる程度に研磨す
ることが、本発明の1つの特徴である。ばね12は、約
900gの締付け力を与える。このばねは、チップのラ
ンド13、14と研磨表面9の間に肉眼で見える付着を
生じさせるのに十分な力を与えるように選択する。この
ようにすると、下側スライド部材9の上向きのチップ支
持面7による支持がなくなったとき、チップ2を、上側
スライド部材10で実際に支持することができる。 【0020】図4を参照すると、この時点で、上側カム
52が、カム駆動機構58によって、上側カム・ピボッ
ト軸31の回転により180度回転されて、図5に示す
位置にくる。上側カムの外側面54が、上側スライド部
材のカム追従面と協働し、上側スライド部材10を図4
の位置から図5の位置に押しやる。上記のように、はん
だランドが研磨表面に付着しているので、隙間24の存
在によって示されているように、このときチップ2は、
上側スライド部材10からぶら下がっている。 【0021】図5を参照すると、各トラック4に関して
、反転トラック18がブロック6の内部に配置されてい
る。前部管25は、前部マニホールド44と各反転トラ
ック18の間での流体連通を行う。同様に、チップ取外
し管29は、中央マニホールド42と各反転トラック1
8の間での流体連通を行う。さらに、同様にして後部マ
ニホールド40と各反転トラック18の間での流体連通
を行う、後部ノズル開口28も設けられている。上側ス
ライド部材10および下側スライド部材8が図5に示す
位置にあるとき、前部マニホールド44は、ランドが上
側スライド部材10に付着している位置にチップがない
場合にチップを反転トラック18に沿って回転させるの
に十分な大きさの流体圧力源で付勢される。この動きに
ついては後で図7ないし9を参照してより詳しく説明す
る。図7ないし9では、チップが、はんだランドが下に
向いた別の構成にある。前部マニホールド内で供給され
る圧力は、上側スライド部材10に付着していなかった
チップを反転トラック18に沿って回転させて、チップ
出口56から出すには十分であるが、上側スライド部材
の研磨表面に付着している、図5のチップ2などのチッ
プを、部材10から押しのけるには十分でないように選
択する。 【0022】この圧力が前部マニホールド44に注入さ
れ遮断された後、次に中央マニホールド42に流体圧力
が導入される。中央マニホールド42は、各反転トラッ
ク18に接続された各チップ取外し管29に流体圧力を
送り、チップ2と表面9の密着状態を壊す。次に、各後
部管27を通って当該の反転トラック18に連通する流
体圧力源によって、後部マニホールド40が付勢される
。図6に示すように、後部管27からのこの圧力は、チ
ップ2を非反転トラック19に沿って矢印30の方向に
押しやって、チップ出口56から出すのに十分である。 【0023】図4と図5を比較するとわかるように、ブ
ロック6内には、各トラックごとに、チップが当該のト
ラックに沿って押しやられて、当該の喉部62に入った
とき、チップがそれ以上水平方向に移動するのを妨げる
、ストップ面5が設けられている。さらに、図4と図5
の比較からわかるように、ブロック6は、複数の肩スト
ップ22〜23をもつように形成されている。肩ストッ
プ22〜23は、下側スライド部材8の肩表面20〜2
1が当該の肩ストップ22〜23と対合係合するとき、
ばね12がスライド部材8を引続き押し上げるのを妨げ
る。自明のことながら、上側カム52および下側カム1
1がそれぞれ上側カム・ピボット軸31と下側カム・ピ
ボット軸32の周りをさらに180度回転すると、下側
スライド部材8および上側スライド部材10は、図3お
よび図7に示す位置に戻る。このとき、チップはトラッ
クに沿って次々にさらに移動し、次のチップが喉部62
に導入される。 【0024】図7ないし図9には、図3ないし図6の場
合と同様に、チップが、一般に上向きの方向に次々に移
動し、チップ出口56から外側に出る所を示す。しかし
、そのように移動中のチップ2を細かく見ると、図3な
いし図6の第1の図面群と図7ないし図9の第2の図面
群の主な相違点は、後者では、チップ2が、そのはんだ
ランドを一般に下向きにして喉部62に導入されたチッ
プであったことである。図3ないし図5での下側カム1
1および上側カム52の回転は、図7ないし図8で下側
スライド部材8および上側スライド部材10をそれぞれ
図7の位置から図8の位置に移動させるのと同じである
。その相違点は、下側スライド部材8および上側スライ
ド部材10が同様の位置にある図5と図8を比較すると
、図8のチップ3は、図5のチップ2とは異なり、はん
だランドが下向きであるため、上側スライド部材10の
研磨表面に付着してそこからぶら下がっているのではな
く、逆に、下側スライド部材8の支持面7で支持される
ことである。 【0025】次に図3ないし図6に関する説明の場合と
同様に、後部、中央および前部マニホールド40、42
、44が次々に付勢される。ただし、後部マニホールド
40に導入された流体圧力は、上側スライド部材10に
付着したチップ2を移動させるには十分ではないが、は
んだランドが下向きになったチップを反転トラック18
を回って移動させるには十分であることを思い起こされ
たい。この移動は、図9を参照するとはっきりとわかる
。図9では、チップ3は、反転トラック18を回って矢
印64の方向に移動する間に180度反転される。 【0026】図8に戻って、各反転トラック18は、非
反転トラック19が位置65で反転トラック18と合流
しそれと流体連通するように、ハウジング・ブロック6
内に配置されていることに留意されたい。このようにし
て、図1を参照すると、チップは、非反転トラック19
に沿って矢印30の方向に移動しようと、反転トラック
18に沿って矢印63の方向に移動しようと、同じチッ
プ出口56から出るのであって、その相違点は、チップ
が反転トラック18を通過してからチップ出口56から
出る場合、180度向きを変え、すなわち反転されるこ
とである。図9を参照すると、チップ3が反転トラック
18を通過した後、中央マニホールド44および前部マ
ニホールド42は、図3ないし図6と同様にして次々に
付勢されるが、チップは所望の通り反転トラック18を
通過してチップ出口56から押し出されるので、効果が
ないことに留意されたい。容易に理解されるように、マ
ニホールド40〜44用の適切な流体圧力源、ならびに
適切な流体圧力を所望の通り次々に供給するための、適
切なバルブとタイミング回路を設けることができる。 【0027】 【発明の効果】本発明により、搬送管に装入すべきリー
ドなしチップを一様な向きに正確に配向させるための方
法および装置が提供される。
に関し、具体的には、搬送管に装入すべきリードなしチ
ップを一様な向きに正確に配向するための方法および装
置に関する。 【0002】 【従来の技術】現代の電子機器製造技術の進歩に応じて
、電子部品が小型化し、それによってより高い実装密度
が可能になり、レーザ技術などを利用する精巧な回路作
成技術が開発される傾向がはっきりしてきている。しか
し、製造価格の削減という好ましい改良を継続させるた
め、手作業から離れて、ますます精巧な自動組立技術を
開発するという第2の傾向も出ている。その代表は、米
国特許第4135630号に記載の装置や、ダイナパー
ト・コーポレーション、ユニバーサル・インストルメン
ト・カンパニー、パナソニックの製造する装置などの自
動化電子部品配置装置である。これらの装置は、ロボッ
ト式技術を利用して、所望に応じて様々なピン・イン・
ホール、表面実装、その他の電子部品を基板または回路
板上に自動的に配置する。 【0003】こうした自動配置装置に関する最新技術は
、主として、単一部品を連続して配置するタイプのもの
であり、複数の部品を同時に配置できる装置を使ってそ
の技術をさらに発展させるため努力が続けられている。 こうした装置の1例は、パナソニック・ナショナルから
提供されており、その代表的なシステムの詳細は、刊行
物“Specifications: Panaser
t Simultaneous Chip Compo
nent Placement Machine Mo
del, No.NM−8270”に記載されている。 技術が発展するにつれて、甚大な製造スループット能力
が生まれ、多数の部品を極めて速い速度で基板に配置す
ることが可能になった。 【0004】こうした甚大なスループットに伴う1つの
深刻な問題は、自動配置すべき電子部品を、特定の装置
が容易に使用できる形で配置装置に供給することにある
。その問題を解決するための1つの技術は、テープ上に
複数の部品を載せてテープ送りすることである。しかし
、同時部品配置装置が出現し、かつ様々な部品の寸法が
ますます小さくなっていくにつれて、上記のパナソニッ
クの装置で開示された技術のような、部品を配置装置が
使用できるように、搬送管に垂直に装入または積み重ね
るという技術が利用され始めている。 【0005】 上記の搬送管など、部品を貯載し、配置
装置にそれを配送するための改良された実装技術にもか
かわらず、どのようにすれば迅速かつ経済的かつ確実に
搬送管内のこうした部品を実装できるかについて深刻な
問題がある。こうした実装を実行するための迅速で効率
的な手段が緊急に必要なことは、こうした精巧な配置装
置のコストが増大するにつれて、適切に構成されたチッ
プの供給を待つ間の運転停止時間が恐ろしく高くつき受
け入れられないことを考えれば理解できよう。 【0006】 しかし、ますます小型化する部品を搬送
管に迅速かつ経済的かつ確実に装入するために利用でき
る装置がないため、同時配置技術および製造スループッ
トを大幅に改善するためのその他の技術の採用を目指し
た進歩が著しく阻害されてきた。このような搬送管装入
装置の実現には、すぐに明らかにはならない数多くの困
難な問題が付随している。第1に、こうした部品の寸法
はきわめて小さいので、数百個のこうした小型部品を搬
入管内に一様な向きで配置することは、簡単なことでは
ない。たとえば、部品自体に関して、部品の相互に付着
する傾向や、製造上の非一様性から生じるチップ寸法の
ばらつき、壊れた部品などを含めて数多くの要因により
、こうした小型部品を一貫して繰り返して並べることが
できないことに、当業界は悩まされてきた。 【0007】 多数の一様な数のこうした小型部品を搬
送管内で正確に同じ向きに配置し、こうした各部品の保
全性を保証する上で信頼性と一貫性はきわめて重要であ
る。同時配置装置は信じられないほどのスループットを
提供するので、製造ラインでエラーが検出されたときに
は、既に多数の基板に、欠陥がある、または向きが狂っ
ているチップが植え付けられている可能性があることを
考えれば、このことが理解できよう。この結果、廃棄物
または再加工のコストが極めて高くなる。こうしたエラ
ーは、壊れたチップが搬送管に装入されることによるだ
けでなく、場合によっては、片面のみに接触パッドをも
ち、一貫してこれらのパッドを同じ向きにして装入しな
ければならないチップが反転していることによって引き
起こされることもある。 【0008】 100%の搬送管装入精度が必要なこと
のもう1つの例は、配置装置で使用される様々な搬送管
内の部品の数が異なる場合に、部品の数が標準より少な
い搬送管で他の搬送管より前にチップが切れるために、
多数の基板に欠落部品が植え付けられる可能性があるこ
とである。 【0009】自動チップ装入装置を実現する1つの試み
は、ねじなどの小さな部品の取扱いで使用される震動ボ
ウル技術を利用するものである。動作に際しては、この
装置はらせん状の経路を備え、チップが振動によって貯
蔵部から経路を下りてきて、ほぼ一様に並び、その後搬
送管内に配置される。こうした方法には様々な欠点があ
るため、当業界では依然として、部品で搬送管を充填す
る問題に対する効果的な解決方法を必要としている。1
つの直ちに明らかとなる深刻な欠点は、この装置が同時
に単一の搬送管にしか装入できないようになっているこ
とである。従って、上記のように、同時部品配置装置の
ますます増大するスループットに追いつくようせめて試
みることを望むにも、こうした高価な装置が多数必要と
なる。この装置の他の深刻な欠点として、装入工程が見
えないこと、異なる部品の装入を始める際の装置のパー
ジおよび切替えが難しいこと、およびチップの寸法上ま
たは機能上の不規則さが検出できないことがある。 【0010】 上記のことを念頭に置くと、搬送管にさ
まざまな部品を一貫して装入することができる、極めて
信頼性が高く、配置装置のスループットに搬送管充填作
業が追いつくことができるスループットをもつ、部品を
搬送管に装入する装置が当業界でどうしても必要とされ
ていたことは明らかである。同時に複数の搬送管に装入
でき、さらに異なる部品で搬送管を充填することが望ま
しいときにパージが容易な装置も緊急に必要とされてい
た。さらに、装入工程中に部品の進行状況が容易に見え
、さらに不均一な部品が搬送管に装入されるのを防止す
る、部品装入装置も求められていた。こうした装置で望
まれる他の特徴は、別の1組の搬送管の充填を開始する
ために、さらにはまったく異なる部品でそれを行うため
に、迅速に切替えができることであった。上記およびそ
の他の望ましい特徴は、これまでに述べた従来技術の問
題を克服する本発明によって提供される。 【0011】 米国特許出願第07/347691号に
開示された上記の搬送管装入装置に伴う1つの問題は、
現代の電子回路で使用される多くのチップの本性に関係
するものである。これらのチップの多く、主として、受
動部品のチップは、その対向する両端にはんだランドが
配置された小さな長方形の形で供給される。しかし、こ
うしたはんだランドは、部品の片面のみにある。したが
って、こうした部品を、搬送管内のすべてのチップのは
んだランド面が同じ方向に向いた状態で、搬送管に一貫
した向きで装入するための機構を備えることが不可欠で
ある。その理由は、こうした部品搬送管を利用する現代
のチップ配置装置の動作に関係している。配置装置は、
搬送管からチップを取り出して、はんだランドを下向き
にして配置し、チップのはんだランドを、それを受ける
基板、母板など上の対応するはんだランドまたはパッド
と1対ずつ係合させる。配置装置は通常、チップが搬送
管から押し出されるときにチップの向きを感知する手段
を備えていないので、こうしたすべての部品が搬送管内
で一貫した向きに配向していることが不可欠である。し
かし、こうしたチップの寸法が極めて小さいため、こう
したチップを搬送管内で一貫した向きに配向させるため
の、信頼性が高く、安価な装置および方法を提供するこ
とは極めて難しい。 【0012】この問題は、部品を毎分200〜300個
以上の速度で配置することのできる現在の同時部品配置
装置によるスループットが極めて速いため、さらに厄介
になる。したがって、配置装置自体のこのスループット
能力を適切に利用するには、適切に配向されたこうした
チップのマガジンまたは搬送管を提供する際に、このス
ループットに追いつくことのできる搬送管充填装置を考
案することが不可欠であった。 【0013】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、搬送
管に装入する前にチップの正しい配向を確立するための
、信頼性が高く、簡単で、安価な手段を提供する上で上
記の厄介な問題を解決することである。 【0014】 【課題を解決するための手段】ばらばらに配向したチッ
プの列をトラックに沿って下向きに前進させる。列中の
各チップを、連続して1個ずつ持ち上げて圧縮空気回路
に入れ、上側のスライド部材の鏡面に押しつける。チッ
プが、はんだランドを上に向けて配向されている場合、
チップはその表面に付着する。チップを動かすには不十
分な強さの圧縮性流体のジェットを、チップ列に向う方
向に注入する。チップがはんだランドを下に向けて配向
されている場合は、この流体ジェットが卵形の圧縮空気
回路の周りにチップを押しやって、ランドが所望の上向
きの方向に延びるようにチップの向きを変え、その後チ
ップを格納マガジン内に射出する。チップが鏡面に付着
した場合は、第1の流体ジェットの後に、第2の流体ジ
ェットを導入して、鏡面から正しい向きに配向したチッ
プを押しのけ、次に第1のジェットの方向とは反対の方
向で前進する列の方向に向いた第3の流体ジェットで、
正しい向きに配向したチップを格納マガジンへの経路に
沿って押しやる。この経路は、チップが通過したときに
、不正確に配置されたチップの向きを直しまたは反転さ
せるために使用された、卵形の経路と合流する。 【0015】 【実施例】図1を参照すると、部品装入装置51の、本
発明のチップ配向装置1を含む部分が示されている。引
用により本明細書に合体した、上記の米国特許出願第0
7/347691号には、図3のチップ2、3などのチ
ップの列を複数のトラック4内で確立し、重力給送及び
振動移動の結果としてトラックに沿って図1の右側へ前
進させる細部が示されている。チップは、通常、セラミ
ックまたは他の本体と、本体の片面に維持された両端上
の1対の導電性はんだランドを含む。上記の特許出願に
開示された部品装入装置51は、ばらばらの向きでホッ
パ内に配置されたチップを受け取り、それをトラック内
に導入する。したがって、チップがトラック4に沿って
前進するとき、一部のチップ(図4のチップ2など)は
、トラック4内ではんだランド13、14が上向きに配
向しているが、他のチップ(図4のチップ3など)は、
トラック内でランド13、14が下向きに配向している
。上記の理由から、すべてのチップを一貫した向きに配
向させる機能を実現することが必要であった。この機能
は、本発明のチップ配向装置1によって実現される。 【0016】まず、配向装置1のさまざまな構成要素の
全体的な説明を行い、次に図3ないし図6を参照して、
ランド13、14が上に向いたチップを押し出す際の、
装置1の動作シーケンスの説明を行う。その後に、図7
ないし図9を参照して、最初にはんだランドが下向きに
なってチップがトラック4に提示された場合に、チップ
の向きを変えて搬送管に押し込む際の、装置1の動作シ
ーケンスの詳細な説明を行う。 【0017】図1をより詳細に参照すると、複数の下側
スライド部材8と上側スライド部材10を囲むハウジン
グ・ブロック6が設けられている。これらの部材8と1
0は、カム駆動機構58によって、後でより詳しく説明
するようにして、上下に動かされる。カム駆動機構58
は、それぞれ上側部材10および下側部材8と協働する
上側カム52および下側カム11を回転させる。 【0018】後部、中央および前部マニホールド40、
42、44が、ブロック6を貫通してそれぞれトラック
4を横切る方向に延びる。たとえば、中央マニホールド
42は、図2によりはっきりと見えるように、ブロック
6を貫通して延びる。図2は、配向装置1の線2−2に
沿った断面図である。個別の各チップがトラック4を横
切って、総合領域(本明細書では喉部62と呼ぶ)に導
入されるとき、マニホールド40、42、44は、後で
より詳しく説明するようにして、圧縮性流体で次々に付
勢される。チップは、喉部62に導入されたときにその
はんだランドが上向きであった場合は、チップ出口56
を経て矢印30の方向に押し出される。一方、喉部62
でチップのランドが下向きに延びていた場合、チップは
、上記のマニホールドの適切な動作により、反転トラッ
ク18を通って矢印63の方向に押し出される。チップ
はこの反転トラック18中を進むとき、反転すなわち1
80度向きを変えて、そのはんだランドが所望の上向き
の配向となり、次いで、チップはチップ出口56を経て
押し出され、待機している搬送管内に導入される。わか
りやすくするため、チップが装入される搬送管も、こう
した複数の搬送管を担持するマガジンも図示しないが、
それらは通常通りチップ出口56に隣接して配置され、
正しく配向したチップを下向きに待機している搬送管内
へ移動させる機構を備えている。 【0019】次に図3ないし図6を参照して、ランドが
真上に向いたチップ2などのチップについて、配向装置
1の動作シーケンスを説明する。まず、図3を参照する
と、チップ2が喉部62に導入されたとき、下側カム1
1は、カム駆動機構58(図1)によって180度回転
して図4に示す位置にくる。この回転は、下側カム・ピ
ボット軸32の回りで行われる。この回転中に下側カム
の外側表面50が下側スライド部材の内部表面34に沿
って滑べるとき、ばね12が下側スライド部材8を押し
上げて図4に示す位置に押しやる。この位置にあるとき
、チップ2のはんだランド13と14は、上側スライド
部材10の下向きの下側研磨チップ担持面9に押しつけ
られる。この表面9は、鏡面をもつ微細仕上げした表面
である。表面9を、チップのはんだランドがそこに付着
して、チップがこの表面9からぶら下がる程度に研磨す
ることが、本発明の1つの特徴である。ばね12は、約
900gの締付け力を与える。このばねは、チップのラ
ンド13、14と研磨表面9の間に肉眼で見える付着を
生じさせるのに十分な力を与えるように選択する。この
ようにすると、下側スライド部材9の上向きのチップ支
持面7による支持がなくなったとき、チップ2を、上側
スライド部材10で実際に支持することができる。 【0020】図4を参照すると、この時点で、上側カム
52が、カム駆動機構58によって、上側カム・ピボッ
ト軸31の回転により180度回転されて、図5に示す
位置にくる。上側カムの外側面54が、上側スライド部
材のカム追従面と協働し、上側スライド部材10を図4
の位置から図5の位置に押しやる。上記のように、はん
だランドが研磨表面に付着しているので、隙間24の存
在によって示されているように、このときチップ2は、
上側スライド部材10からぶら下がっている。 【0021】図5を参照すると、各トラック4に関して
、反転トラック18がブロック6の内部に配置されてい
る。前部管25は、前部マニホールド44と各反転トラ
ック18の間での流体連通を行う。同様に、チップ取外
し管29は、中央マニホールド42と各反転トラック1
8の間での流体連通を行う。さらに、同様にして後部マ
ニホールド40と各反転トラック18の間での流体連通
を行う、後部ノズル開口28も設けられている。上側ス
ライド部材10および下側スライド部材8が図5に示す
位置にあるとき、前部マニホールド44は、ランドが上
側スライド部材10に付着している位置にチップがない
場合にチップを反転トラック18に沿って回転させるの
に十分な大きさの流体圧力源で付勢される。この動きに
ついては後で図7ないし9を参照してより詳しく説明す
る。図7ないし9では、チップが、はんだランドが下に
向いた別の構成にある。前部マニホールド内で供給され
る圧力は、上側スライド部材10に付着していなかった
チップを反転トラック18に沿って回転させて、チップ
出口56から出すには十分であるが、上側スライド部材
の研磨表面に付着している、図5のチップ2などのチッ
プを、部材10から押しのけるには十分でないように選
択する。 【0022】この圧力が前部マニホールド44に注入さ
れ遮断された後、次に中央マニホールド42に流体圧力
が導入される。中央マニホールド42は、各反転トラッ
ク18に接続された各チップ取外し管29に流体圧力を
送り、チップ2と表面9の密着状態を壊す。次に、各後
部管27を通って当該の反転トラック18に連通する流
体圧力源によって、後部マニホールド40が付勢される
。図6に示すように、後部管27からのこの圧力は、チ
ップ2を非反転トラック19に沿って矢印30の方向に
押しやって、チップ出口56から出すのに十分である。 【0023】図4と図5を比較するとわかるように、ブ
ロック6内には、各トラックごとに、チップが当該のト
ラックに沿って押しやられて、当該の喉部62に入った
とき、チップがそれ以上水平方向に移動するのを妨げる
、ストップ面5が設けられている。さらに、図4と図5
の比較からわかるように、ブロック6は、複数の肩スト
ップ22〜23をもつように形成されている。肩ストッ
プ22〜23は、下側スライド部材8の肩表面20〜2
1が当該の肩ストップ22〜23と対合係合するとき、
ばね12がスライド部材8を引続き押し上げるのを妨げ
る。自明のことながら、上側カム52および下側カム1
1がそれぞれ上側カム・ピボット軸31と下側カム・ピ
ボット軸32の周りをさらに180度回転すると、下側
スライド部材8および上側スライド部材10は、図3お
よび図7に示す位置に戻る。このとき、チップはトラッ
クに沿って次々にさらに移動し、次のチップが喉部62
に導入される。 【0024】図7ないし図9には、図3ないし図6の場
合と同様に、チップが、一般に上向きの方向に次々に移
動し、チップ出口56から外側に出る所を示す。しかし
、そのように移動中のチップ2を細かく見ると、図3な
いし図6の第1の図面群と図7ないし図9の第2の図面
群の主な相違点は、後者では、チップ2が、そのはんだ
ランドを一般に下向きにして喉部62に導入されたチッ
プであったことである。図3ないし図5での下側カム1
1および上側カム52の回転は、図7ないし図8で下側
スライド部材8および上側スライド部材10をそれぞれ
図7の位置から図8の位置に移動させるのと同じである
。その相違点は、下側スライド部材8および上側スライ
ド部材10が同様の位置にある図5と図8を比較すると
、図8のチップ3は、図5のチップ2とは異なり、はん
だランドが下向きであるため、上側スライド部材10の
研磨表面に付着してそこからぶら下がっているのではな
く、逆に、下側スライド部材8の支持面7で支持される
ことである。 【0025】次に図3ないし図6に関する説明の場合と
同様に、後部、中央および前部マニホールド40、42
、44が次々に付勢される。ただし、後部マニホールド
40に導入された流体圧力は、上側スライド部材10に
付着したチップ2を移動させるには十分ではないが、は
んだランドが下向きになったチップを反転トラック18
を回って移動させるには十分であることを思い起こされ
たい。この移動は、図9を参照するとはっきりとわかる
。図9では、チップ3は、反転トラック18を回って矢
印64の方向に移動する間に180度反転される。 【0026】図8に戻って、各反転トラック18は、非
反転トラック19が位置65で反転トラック18と合流
しそれと流体連通するように、ハウジング・ブロック6
内に配置されていることに留意されたい。このようにし
て、図1を参照すると、チップは、非反転トラック19
に沿って矢印30の方向に移動しようと、反転トラック
18に沿って矢印63の方向に移動しようと、同じチッ
プ出口56から出るのであって、その相違点は、チップ
が反転トラック18を通過してからチップ出口56から
出る場合、180度向きを変え、すなわち反転されるこ
とである。図9を参照すると、チップ3が反転トラック
18を通過した後、中央マニホールド44および前部マ
ニホールド42は、図3ないし図6と同様にして次々に
付勢されるが、チップは所望の通り反転トラック18を
通過してチップ出口56から押し出されるので、効果が
ないことに留意されたい。容易に理解されるように、マ
ニホールド40〜44用の適切な流体圧力源、ならびに
適切な流体圧力を所望の通り次々に供給するための、適
切なバルブとタイミング回路を設けることができる。 【0027】 【発明の効果】本発明により、搬送管に装入すべきリー
ドなしチップを一様な向きに正確に配向させるための方
法および装置が提供される。
【図1】本発明のチップ配向装置を含む搬送管装入装置
の最下端を示す、部分切開絵画図である。
の最下端を示す、部分切開絵画図である。
【図2】図1のチップ配向装置の線2−2に沿った部分
の断面図である。
の断面図である。
【図3】図1のチップ配向装置の線3−3に沿った別の
部分の断面図である。
部分の断面図である。
【図4】はんだランドを上向きにして配置されたチップ
を処理する際の、チップ配向装置の動作を示す、図1の
チップ配向装置の線3−3に沿った断面図である。
を処理する際の、チップ配向装置の動作を示す、図1の
チップ配向装置の線3−3に沿った断面図である。
【図5】はんだランドを上向きにして配置されたチップ
を処理する際の、チップ配向装置の動作を示す、図1の
チップ配向装置の線3−3に沿った断面図である。
を処理する際の、チップ配向装置の動作を示す、図1の
チップ配向装置の線3−3に沿った断面図である。
【図6】はんだランドを上向きにして配置されたチップ
を処理する際の、チップ配向装置の動作を示す、図1の
チップ配向装置の線3−3に沿った断面図である。
を処理する際の、チップ配向装置の動作を示す、図1の
チップ配向装置の線3−3に沿った断面図である。
【図7】搬送管に押し込む前に、はんだランドを下向き
にして配置されたチップの向きを180度変える際の、
チップ配向装置の動作を示す、図1のチップ配向装置の
線3−3に沿った断面図である。
にして配置されたチップの向きを180度変える際の、
チップ配向装置の動作を示す、図1のチップ配向装置の
線3−3に沿った断面図である。
【図8】搬送管に押し込む前に、はんだランドを下向き
にして配置されたチップの向きを180度変える際の、
チップ配向装置の動作を示す、図1のチップ配向装置の
線3−3に沿った断面図である。
にして配置されたチップの向きを180度変える際の、
チップ配向装置の動作を示す、図1のチップ配向装置の
線3−3に沿った断面図である。
【図9】搬送管に押し込む前に、はんだランドを下向き
にして配置されたチップの向きを180度変える際の、
チップ配向装置の動作を示す、図1のチップ配向装置の
線3−3に沿った断面図である。
にして配置されたチップの向きを180度変える際の、
チップ配向装置の動作を示す、図1のチップ配向装置の
線3−3に沿った断面図である。
1 チップ配向装置
2 チップ
3 チップ
4 トラック
6 ハウジング・ブロック
8 下側スライド部材
9 チップ担持面
10 上側スライド部材
11 下側カム
13 はんだランド
14 はんだランド
18 反転トラック
40 前部マニホールド
42 中央マニホールド
44 後部マニホールド
51 部品装入装置
52 上側カム
56 チップ出口
58 カム駆動機構
62 喉部
Claims (20)
- 【請求項1】チップ配向装置で部品を配向する方法であ
って、前記部品のうち第1の部品を経路内で第1の最初
の向きで支持するステップと、前記経路に第1の圧縮流
体ジェットを注入して、前記部品を前記第1の向きから
180度向きを変えるステップを含む方法。 - 【請求項2】さらに、前記部品のうち第2の部品を前記
経路内で第1の向きで支持するステップと、前記経路に
第2の圧縮流体ジェットを注入して、前記部品を前記第
2の向きで前記経路から押し出すステップを含む、請求
項1に記載の方法。 - 【請求項3】前記第1部品を支持するステップが、前記
第1部品を前記第1部品の下から支持するステップを含
む、請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】前記第2部品を支持するステップが、前記
第2部品を前記第2部品の上から支持するステップを含
む、請求項2に記載の方法。 - 【請求項5】前記の上からの支持が、前記第2部品の上
面との付着接触によって前記第2部品をぶら下げること
を含む、請求項4に記載の方法。 - 【請求項6】付着接触によって前記第2部品をぶら下げ
るステップが、前記装置内に研磨表面を形成するステッ
プと、前記付着を行うのに十分な強さで、前記チップを
前記表面に押しつけるステップを含む、請求項5の方法
。 - 【請求項7】前記装置が、反転経路と、前記反転経路と
流体連通する非反転経路とを含み、前記方法がさらに、
前記第1の圧縮ジェットで前記反転経路を通って前記第
1部品を送るステップと、前記第2の圧縮ジェットで前
記非反転経路を通って前記第2部品を送るステップを含
む、請求項4の方法。 - 【請求項8】前記装置が、前記反転経路および前記非反
転経路と流体連通するチップ出口を含み、前記方法が、
それぞれ前記反転経路および非反転経路から前記チップ
出口を通って前記第1および第2部品を押し出すステッ
プを含む、請求項7の方法。 - 【請求項9】第3の圧縮流体を前記経路に注入して、前
記第2部品を前記支持から切り放すステップを含む、請
求項4の方法。 - 【請求項10】前記第3の流体ジェットが、前記第2の
流体ジェットより前に発生する、請求項4の方法。 - 【請求項11】前記部品の1つを前記経路内で付着支持
する手段と、前記部品を前記経路から押し出す手段を含
む、部品配向装置。 - 【請求項12】前記付着支持手段が、研磨表面と、前記
付着を行うのに十分な強さで、前記1つの部品を前記表
面に押しつける手段を含む、請求項11の装置。 - 【請求項13】前記部品を前記付着支持手段から切り放
すための第3の圧縮流体ジェット手段を含む、請求項1
2の装置。 - 【請求項14】前記装置が、前記経路と流体連通する反
転経路手段を含む、請求項13の装置。 - 【請求項15】前記部品のうち次の部品を前記の次の部
品の下から支持する手段と、前記の次の部品を前記反転
経路に沿って押し出すための第1の圧縮流体ジェット手
段を含む、請求項14の装置。 - 【請求項16】前記の次の部品を押し出す前記手段が、
第2の圧縮流体ジェットを含む、請求項15の装置。 - 【請求項17】前記反転経路と前記経路が流体連通する
、請求項16の装置。 - 【請求項18】前記部品と前記の次の部品を前記経路内
に連続して供給する手段を含む、請求項17の装置。 - 【請求項19】前記部品が前記経路内に配置されたとき
、前記第1、第2、および第3の流体ジェットが連続し
て活動化される、請求項18の装置。 - 【請求項20】さらに、前記部品と前記の次の部品が押
し出される際に通る、前記経路と流体連通するチップ出
口を含む、請求項19の装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US520440 | 1990-05-08 | ||
US07/520,440 US5044872A (en) | 1990-05-08 | 1990-05-08 | System and method for chip orientation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH04229700A true JPH04229700A (ja) | 1992-08-19 |
JPH0787279B2 JPH0787279B2 (ja) | 1995-09-20 |
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ID=24072610
Family Applications (1)
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