JP3707837B2 - チップマウンタ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロチップ等の電子部品を基板上に搬送し装着するためのチップマウンタに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、抵抗、コンデンサ、LSI、等の電子部品を回路基板に実装するための装置として、テ−プ、バルク、などのパッケ−ジ上に等間隔に並べられて送られてくる電子部品を、部品供給位置で順次吸着して回路基板上に移載するチップマウタが知られている。
【0003】
このチップマウンタは、水平方向に移動可能な移動ユニットと、この移動ユニットに上下方向に移動可能に設けられた吸着ノズルとを備えている。そして、パッケ−ジ上に等間隔に並べられると共に、部品供給位置に供給された電子部品を吸着ノズルで吸着保持する。次に、吸着ノズルを上昇させて電子部品を持ち上げる。その後、移動ユニットを水平方向に移動させて、回路基板上の移載位置上方に移動させる。そして、その位置で吸着ノズルを下降させて、電子部品を回路基板上の所定位置に載せる。
【0004】
この時の吸着ノズル下降量は、初期位置での吸着ノズル端面高さや、部品供給位置の高さや、供給部品の厚さや、回路基板の高さが、わかれば容易に計算することができる。
しかし、供給部品毎の厚さのばらつきや、回路基板の水平度の誤差等を考慮する必要があるので、吸着ノズル下降量は、計算値よりも大きくする必要が生ずる。このため、吸着ノズルは、吸着機能に加えてダンパ−機能(供給部品毎の厚さのばらつき等を吸収する上下動機能)を備える必要があった。
【0005】
また、小型電子部品の搭載時の破損を防ぐために、電子部品の吸着時や搭載時に電子部品にかかる荷重を小さくすることが要求されていた。したがって、吸着ノズルは小型化、軽量化する必要があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、吸着ノズルを小型化すると、吸着ノズルの搭載繰り返し精度は悪くなった。すなわち、吸着ノズル自体にダンパ−機能(上下動機能)を有する場合、その上下動繰り返し精度は、吸着ノズル本体26とノズルスライダ−28の嵌合長さに左右される(図4参照)。そして、図4に示すように、嵌合長さ26bは、吸着ノズルが小型化されるほど短くなる。このため、吸着ノズルを小型化すると、機械的ガタが発生し、吸着ノズルの搭載繰り返し精度は低下した。
【0007】
そして、この搭載精度が低下した吸着ノズルを用いて、大型で、かつ搭載精度が必要な電子部品(例えば、ピッチの細かいQFP等)を、回路基板に搭載すると、目的とした回路基板の所定位置に正確に搭載されない、搭載不良が発生した。 本願発明は上記問題点を解消するためにされたものである。
すなわち、本願発明は、例えば、回路基板に種類の異なる複数の電子部品を搭載する時、小型で破損しやすくかつ搭載精度が必要のない電子部品と、大型で強度がありかつ搭載精度が必要な電子部品が混在している場合、部品の強度と搭載精度とに適した、チップマウンタの吸着ノズルを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載のチップマウンタは、
電子部品を吸脱着可能な複数の吸着ノズル(23、25)と、
この吸着ノズルを保持可能で、かつ上下方向に延出する上下軸(13)と、
この上下軸を保持すると共に、上下軸を上下方向に移動させる移動ユニット(6)と、を備え、
部品供給位置に供給された電子部品を吸着ノズルで順次吸着して持ち上げ、移動ユニットを水平方向に移動させた後、吸着ノズルを下降させて回路基板上の所定位置に電子部品を移載するチップマウンタにおいて、
前記複数の吸着ノズルは、ダンパー機能を有しない第1吸着ノズル(23)と、所定の嵌合長によりダンパー機能を有する第2吸着ノズル(25)とから構成され、
前記上下軸(13)を、ノズル取り付け軸(15)とZ軸(14)とに分割し、
前記ノズル取り付け軸は、前記第2吸着ノズルの所定の嵌合長より長い嵌合長で、Z軸に上下動可能に支持され、且つ、第1圧縮バネ(17)により下方に向けて付勢されているとともに、
前記上下軸の一端に、吸着ノズルを着脱可能なノズル着脱手段(18)と、
機台上に複数の吸着ノズル保持可能で、かつ吸着ノズルを交換可能な交換手段(30)と、を備え、
電子部品種類ごとの最適吸着ノズルデータに基づいて、前記吸着ノズルを、ダンパー機能を有しない第1吸着ノズル(23)、または、第2圧縮バネ(27)によりダンパー機能を有する第2吸着ノズル(25)に自動的に交換し、且つ、
前記ノズル着脱手段により、前記第1吸着ノズルと前記第2吸着ノズルを交換しても、吸着ノズル先端部までの長さが一致するように構成したことを特徴とする。
【0009】
上記のように、ダンパ−機能は、ノズル取り付け軸とZ軸との間に設けられているので、吸着ノズルにダンパ−機能を設けた場合に比べて、ダンパ機能の精度(上下動繰り返し精度)を左右する嵌合部が数倍長い。
このため、メカ的ガタが少ないので、搭載精度が良好で、大型で搭載精度を有する電子部品に適応することができる。
【0010】
また、小型で破損しやすく、搭載精度を必要としない、電子部品を搭載する場合には、着脱手段により吸着ノズルを交換する。すなわち、吸着ノズル自体にダンパー機能を有するものに交換して搭載を行う。このように、いろいろの種類の電子部品に対応して、最適な吸着ノズルを選択、使用することができる。
【0011】
この構成により、複数の吸着ノズルから、搭載する電子部品の形状に応じて、最適な吸着ノズルを、速やかに選択することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1はチップマウンタ斜視図で、図2はそのヘッド部斜視図である。そして、図3は上下軸に吸着ノズルが装着された時の部分断面図、。図4は吸着ノズル自体にダンパ−機能を有する、吸着ノズルの半断面図。図5は図1機台上W部詳細図で、ノズル交換手段の斜視図である。
【0013】
1は機台(筒体フレ−ム部)で、その上面にチップマウンタの各構成部品、フィ−ダ−3、回路基板4、ヘッド部6、吸着ノズル交換手段A、等を保持する。
3はフィ−ダ−(電子部品供給装置)で、このチップ部品(電子部品)2を制御手段に基づき、部品供給位置に順次供給する。
4は回路基板で、基板搬送部5に載置される。そして、基板搬送部5は図示しない駆動源により移動し、回路基板4をチップ部品搭載位置に送ったり、電子部品の搭載が終わった回路基板4を排出したりする。
【0014】
6はヘッド部(移動ユニット)でその下方に吸着ノズル9を着脱自在に支持する。そして、このヘッド部6はX方向移動部7とY方向移動部8により支持されており、機台1の上面の任意の位置に移動することができる。
また、このヘッド部6(移動ユニット)は、図2に示すように、上下軸13と、この上下軸13を上下動する回動モ−タ12と、電子部品2を吸脱着可能な吸着ノズル9と、電子部品2の吸着された状態での角度及び位置を規制する位置決め爪10と、吸着ノズルを回転するためのモ−タ11と、により構成される。
【0015】
図3は上下軸と吸着ノズルとを連結したときの詳細図(部分断面図)である。図3に基づき上下軸13に付いて説明する。
上下軸13は、Z軸14と、ノズル取り付け軸15と、により構成される。
Z軸14は回動モ−タ12に連結され、回動モ−タ12の回動により、上下動する。そして、このZ軸14は図示せぬ吸気源と連通可能な吸気孔14aが、その中心部に形成されている。14bはZ軸の下部に設けられた保持部で、前記吸気孔14aと連通する中空孔である。
【0016】
15はノズル取り付け軸で、その上部は軸状で、Z軸保持部14bに上下動可能に支持される。また、ノズル取り付け軸15には、係合溝15aが形成されている。この係合溝15aは長孔形状で、上下方向に長辺を備える。そして、Z軸14に突設されたダンパ−止めピン16に摺動可能に支持される。このため、ノズル取り付け軸15は上下動範囲を規制されるのに加えて、水平方向に回動しない。すなわち、ラジアルガタを無くして、搭載精度を得ている。
【0017】
17は圧縮バネで、一端がZ軸下部に形成された保持部14bに、他端がノズル取り付け軸15上端に係合する。このため、ノズル取り付け軸15は下方に向けて付勢される。しかし、係合溝15a上端がダンパ−止めピン16に係合するので、ノズル取付け軸15は所定の下降位置に保持される。
18はノズル着脱手段で、ノズル取り付け軸下部に設けられている。そして、後で詳しくのべるように、吸着ノズル23、25を簡単に着脱交換することができる。
【0018】
このノズル着脱手段18は、ノズル取り付け軸に固定されたバネ止めリング19と、バネ20と、ノズルアウタ−21と、係合リング22と、により構成される。
ノズルアウタ−21は円筒で、その外径は突部21cを有するとともに、その内径はテ−パ形状を有する。そして、ノズルアウタ−21は、ノズル取り付け軸下側に設けた摺動部15cに摺動可能に支持されると共に、その下方端部21aがノズル取り付け軸下端に設けた突部15bに係止される。また、バネ20は、一端がバネ止めリング19に、他端がノズルアウタ−突部21cに係合し、ノズルアウタ−21を下方に付勢する。
【0019】
22は係合リングで、切り欠け部を有する弾性材料からなり、径方向に広げたり、縮めたりすることが可能である。そして、この係合リング22は、ノズル取り付け軸下方に設けた溝15dに嵌合し、伸縮可能に支持されている。
この係合リング22は、その外径がノズルアウタ−21の内径に保持され、その内径がノズルアウタ−21の内径部に係合する。
そして、ノズルアウタ−21の内径部はテ−パ形状であるので、この係合リング22を水平方向に伸縮させる。すなわち、ノズルアウタ−21が下方に付勢されているとき、ノズルアウタ−21内径テ−パ形状の、小さい径が係合リング22を保持するので、係合リング22はノズル取り付け軸内径に向けて押圧される。
【0020】
一方バネ20の付勢力に抗してノズルアウタ−21を上昇させると、ノズルアウタ−21内径テ−パ形状の、大きい径が係合リング22を保持するので、係合リング22はノズルアウタ−21による押圧を解除され、係合リング22はノズル取り付け軸外側に向けて拡がる。係合リング22はノズルアウタ−21の上下動により縮んだり拡がったりする。
【0021】
23は第1の吸着ノズルで、この吸着ノズル23自体はダンパ−機能(上下動機能)を持たない。この吸着ノズル23は、中央部にノズル取り付け軸15と、Z軸吸気孔14aを介して、図示せぬ吸気源と連通する吸気孔がある。この吸着ノズル23は、下端23aに弾性体としてのゴムが焼き付けられている。また、吸着ノズル23の上部には、係合リング22に当接する溝23bがもうけられている。そして、この溝部23bと先に述べたノズルアウタ−21の上下動に伴う係合リング22の伸縮作用により、吸着ノズル23はノズル取付け軸15に着脱可能に支持される。
【0022】
次に図4にもとづき、小型、軽量化され、かつ吸着ノズル自体にダンパ−機能(上下動機能)を持つ、吸着ノズル25に付いて説明する。
25は第2の吸着ノズルで、吸着ノズル本体26と、圧縮バネ27と、ノズルスライダ−28と、ノズルインナ−ピン29と、より構成されている。
吸着ノズル本体26は円筒状で、内径は段差を有し、またその外径には吸着ノズルを着脱するための溝部26aが形成されている。この溝部26aには、第1吸着ノズルと同じように、ノズル取付け軸15に設けた、係合リング22が当接する。吸着ノズル内径26bは、ノズルスライダ−28軸部を摺動可能に支持する。この吸着ノズル内側段差部26cは圧縮バネ27を保持することができる。
【0023】
そして、圧縮バネ27(ノズル取付け軸を下方に付勢するバネ17より付勢力が小さい)は、一端が吸着ノズル本体26に、他端がノズルスライダ−28に当接し、ノズルスライダ−28を下方に向けて付勢している。
しかし、ノズルスライダ−28はノズル本体26より突設されたノズルインナ−ピン29と、このノズルインナ−ピン29に上下動範囲を規制するようノズルスライダに形成した係合溝28aとにより、下降位置に保持される。この係合溝28aは長孔形状で、上下方向に長辺を備える。そして、係合溝28aは、ズルインナ−ピン29に摺動可能に支持される。したがって、ノズルスライダ−28は上下動範囲を規制されるのに加えて、水平方向に回動できない。
【0024】
上記のように第2の吸着ノズル25は、図3に示す上下軸13に着脱可能である。また、吸着ノズル先端から、それぞれの溝部23b、26aまでの長さhは同じなので、吸着ノズルを交換しても、電子部品吸着時の吸着ノズル下降量を変更する必要はない。しかし、第1の吸着ノズル23と第2の吸着ノズル25とを上下軸13に取り付けた場合その仕様が異なる。
【0025】
第1の吸着ノズル23を上下軸13に取付けた場合、第1の吸着ノズル23はダンパ−機能を持たないので、ノズル取付け軸15とZ軸14とに設けたダンパ−機能が作用する。このとき、ダンパ機能の精度を左右する嵌合長を大きくすることができるので、電子部品吸脱着時のダンパ−機能(上下動機能)の繰り返し精度は高い。例えば、嵌合長さが30mmであれば、その繰り返し精度は±0.05mmである。しかし、この第1の吸着ノズル23を使用した場合、電子部品吸脱着時、高精度のダンパ−機能により、電子部品には吸着ノズル23に加えてノズル着脱手段18、ノズル取り付け軸15も作用するので、大きな荷重がかかる。
【0026】
第2の吸着ノズル25を上下軸13に取り付けた場合、第2の吸着ノズル25はダンパ−機能を有する。そして、この吸着ノズルのダンパ−機能付勢力は、ノズル取付け軸15とZ軸14とに設けたダンパ−機能付勢力より小さい。このため、電子部品吸脱着時、電子部品に作用するダンパ−機能は、吸着ノズルのダンパ−機能のみである。そして、小型、軽量化した第2の吸着ノズルのみが電子部品に作用し、その荷重が小さい。したがって、小型電子部品の搭載時の破損を防ぐ効果がある。
【0027】
しかし、第2の吸着ノズル25は、その全長が25mm程度であるので、ダンパ−機構の嵌合長さは、数ミリである。したがって、ダンパ−機構のガタが生じるので、搭載精度が落ちる。
次に、第5図に基づき、吸着ノズル交換手段について説明する。
図5は図1チップマウンタ機台A部詳細図である。
【0028】
30は吸着ノズル交換手段で、機台1上面に載置されており、吸着ノズルの移動軌跡上に2個以上配置されている。
この吸着ノズル交換手段30は、機台上に形成された吸着ノズルを保持可能な保持孔31と、この保持孔31上部に設けた係合部材32と、エアシリンダ−33により構成される。
【0029】
このエアシリンダー33は、回り止め機能付きで、係合部材32を上下動させる。さらに、エアシリンダー33は、3つの停止位置、初期位置、第2位置、第3位置に停止することができる。係合部材32は、一端に円筒輪32aがある。この円筒輪32aは、その上端面がノズルアウター下端外径に当接可能で、その中空部は第1、第2のノズル外径より大きい。
【0030】
このチップマウタは、前記構成に加えて、周知のI/O装置、メモリ、CPU、モ−タドライバ等を備える。
I/O装置の入力部には、ヘッド部(移動ユニット)6の位置を検出すべくヘッド駆動機構に設けられたエンコ−ダからのx−y位置信号、及び吸着ノズルの高さを検出すべくノズル上下動機構(回動モ−タ12)に設けられたエンコ−ダからのz位置信号が入力され、これらのx−y位置信号及びz位置信号がI/O装置を経てCPUに入力されるようになっている。
【0031】
CPUは、上記x−y位置信号及びz位置信号によってヘッド部(移動ユニット)6の位置及び吸着ノズルの高さを確認しつつ、メモリにあらかじめ記憶されている位置デ−タと、電子部品種類ごとの最適吸着ノズルデ−タと、吸着ノズル交換手段が保持する吸着ノズルデ−タと、に基づいて、X方向移動部7のモ−タドライバ、Y方向移動部8のモ−タドライバ、回動モ−タ12のモ−タドライバ、エアシリンダ−33を所定位置に停止させる電磁バルブにそれぞれ駆動信号をあたえる。
【0032】
そして、各モ−タドライバはCPUからの駆動信号に基づいて、各モ−タ、電磁バルブを駆動する。
次にこの発明の実施形態の動作について説明する。
電子部品を吸脱着して基板上に搭載する動作はすでに述べたので省略し、ここでは、回路基板に種類の異なる電子部品を搭載する時に、自動的に吸着ノズルを交換する動作について述べる。
【0033】
回路基板に種類の異なる複数の電子部品を搭載する時、大型で強度がありかつ搭載精度が必要な電子部品から、小型で破損しやすくかつ搭載精度が必要のない電子部品に搭載電子部品が変更になると、前記したメモリのデ−タにより、CPUは各モ−タドライバに駆動信号を発生する。そして、下記の順序で、下軸13に装着されている吸着ノズルを、第1の吸着ノズル23から第2の吸着ノズル25に交換する。あらかじめ、第2の吸着ノズル25は、所定の吸着ノズル交換手段30の保持孔34に保持されている。
【0034】
最初に、第1の吸着ノズル23を保持したヘッド部(移動ユニット)6が、吸着ノズルを保持していない空の保持孔31の対向位置に移動する。
次に、係合部材31が初期位置から第3位置に移動し、ノズルアウタ−21に当接する。そして、吸着ノズルと上下軸との保持状態を解除するので、吸着ノズルは保持孔32に落下して、保持される。
【0035】
次に、ヘッド部(移動ユニット)6は、第2吸着ノズル25を保持している保持孔34の対向位置に移動する。次に、係合部材32を第2位置に移動する。
次に、上下軸13を下降して、第2吸着ノズル25とノズル取付け軸15とが装着可能な位置に合わせる。この時、ノズルアウタ−21は係合部材32に当接する。
【0036】
次に、エアシンダ−が下降して係合部材32を初期位置に移動させる。このため、ノズルアウタ−21は係合部材32の係止を解除され、ノズル取付け軸突部15bに係止される。したがって、第2吸着ノズルが、係合リング22によりノズル取付け軸15に保持され、吸着ノズル交換作業を終了する。
この発明は、上記実施例に限定されず、いろいろ変更することができる。
例えば、上下軸13にダンパ−機能を設けたが、これに代えて、上下軸13はダンパ機能を持たず、吸着ノズル自体のダンパ−機能が、大型で強度がありかつ搭載精度が必要な電子部品に適するようなものにして、電子部品の種類に応じて吸着ノズルを交換することも容易にかんがえられる。
【0037】
また、上下軸13にダンパ−機能を設けて、ダンパ機能を持たない第1の吸着ノズルと、ダンパ機能を有する第2の吸着ノズルとを、電子部品の種類に応じて交換したが、これに代えて、上下軸ダンパ−機能と、ダンパ機能を有する第2の吸着ノズルと、第2吸着ノズルのダンパ−機能をロック可能が機構を用いることもできる。このダンパ−機能ロック機構は、吸着ノズル本体26と、ノズルスライダ−28と、をボルトにより固定したり、一対の開閉可能なチャック部材により固定したりするものである。
【0038】
また、この発明は、吸着ノズルのダンパ−機能の有無により、吸着ノズルを交換したが、これに代えて、電子部品吸着条件、例えば、吸着ノズル吸引能力等により、吸着ノズルを変更することも容易に考えられる。
【0039】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項1のチップマウンタによれば、ダンパ−機能は、ノズル取り付け軸とZ軸との間に設けられているので、吸着ノズルにダンパ−機能を設けた場合に比べて、ダンパ機能の精度(上下動繰り返し精度)を左右する嵌合部が数倍長い。
【0040】
このため、メカ的ガタが少ないので、搭載精度が良好で、大型で搭載精度を有する電子部品に適応することができる。
また、小型で破損しやすく、搭載精度を必要としない、電子部品を搭載する場合には、着脱手段により吸着ノズルを交換する。すなわち、吸着ノズル自体にダンパ−機能を有するものに交換して搭載を行う。このように、いろいろの種類の電子部品に対応して、最適な吸着ノズルを選択、使用することができる。
【0041】
このような請求項2におけるチップマウンタによれば、請求項1に加えて、複数の吸着ノズルから、搭載する電子部品の形状に応じて、最適な吸着ノズルを、速やかに選択することができる。したがって、吸着ノズル交換時間を短縮することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明チップマウンタ斜視図
【図2】本発明チップマウンタのヘッド部斜視図
【図3】本発明チップマウンタの上下軸に吸着ノズル装着された時の部分断面図。
【図4】吸着ノズル自体にダンパ−機能を有する、吸着ノズルの半断面図
【図5】チップマウンタ機台W部詳細図
【符号の説明】
1 機台
6 移動ユニット(ヘッド部)
13 上下軸
14 Z軸
15 ノズル取付け軸
18 着脱手段
23 第1吸着ノズル
25 第2吸着ノズル
30 吸着ノズル交換手段
Claims (1)
- 電子部品を吸脱着可能な複数の吸着ノズル(23、25)と、
この吸着ノズルを保持可能で、かつ上下方向に延出する上下軸(13)と、
この上下軸を保持すると共に、上下軸を上下方向に移動させる移動ユニット(6)と、を備え、
部品供給位置に供給された電子部品を吸着ノズルで順次吸着して持ち上げ、移動ユニットを水平方向に移動させた後、吸着ノズルを下降させて回路基板上の所定位置に電子部品を移載するチップマウンタにおいて、
前記複数の吸着ノズルは、ダンパー機能を有しない第1吸着ノズル(23)と、所定の嵌合長によりダンパー機能を有する第2吸着ノズル(25)とから構成され、
前記上下軸(13)を、ノズル取り付け軸(15)とZ軸(14)とに分割し、
前記ノズル取り付け軸は、前記第2吸着ノズルの所定の嵌合長より長い嵌合長で、Z軸に上下動可能に支持され、且つ、第1圧縮バネ(17)により下方に向けて付勢されているとともに、
前記上下軸の一端に、吸着ノズルを着脱可能なノズル着脱手段(18)と、
機台上に複数の吸着ノズル保持可能で、かつ吸着ノズルを交換可能な交換手段(30)と、を備え、
電子部品種類ごとの最適吸着ノズルデータに基づいて、前記吸着ノズルを、ダンパー機能を有しない第1吸着ノズル(23)、または、第2圧縮バネ(27)によりダンパー機能を有する第2吸着ノズル(25)に自動的に交換し、且つ、
前記ノズル着脱手段により、前記第1吸着ノズルと前記第2吸着ノズルを交換しても、吸着ノズル先端部までの長さが一致するように構成したことを特徴とするチップマウンタ。
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