JP4115661B2 - Electronic component thermocompression bonding apparatus and thermocompression bonding method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示パネルなどの基板に電子部品を熱圧着する電子部品の熱圧着装置および熱圧着方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
表示パネルなどの基板には、ドライバ用のチップなどの電子部品が実装される。この実装作業では、まず実装位置に樹脂接着剤が供給された基板上に電子部品が搭載される。そしてこの電子部品を圧着ツールで押圧しながら加熱して所定の荷重・熱条件を保持することにより、電子部品を基板に熱圧着させる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記実装作業で良好な熱圧着品質を確保するためには、圧着ツールによって電子部品を均一な荷重で押圧することが求められる。このため、圧着ツールの下面は良好な直線度に保たれていなければならないが、一般に圧着ツールの下面は上下方向や水平方向にそり変形を生じやすい。そり変形を生じたままの圧着ツールを用いると電子部品の押しつけ状態にばらつきを生じるため、従来は圧着ツールに調整ボルトを複数設け、調整ボルトの締め付け具合を調整することにより圧着ツールの下面の直線度を補正するようにしていた。しかしながら、この補正のための調整作業は精密な計測を行って直線度を確認しながら行う作業であるため作業に手間と時間を要し、この作業を効率的に行う方法が望まれていた。
【0004】
そこで本発明は、圧着ツールの下面のそり変形の補正を効率よく高精度で行い、圧着品質を確保することができる電子部品の熱圧着装置および熱圧着方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の電子部品の熱圧着装置は、加熱された圧着ツールの当接部を電子部品に押し当ててこの電子部品を基板に圧着する電子部品の熱圧着装置であって、前記当接部近傍の圧着ツールの側面より圧着ツールを加熱する第1発熱部と、前記第1発熱部による圧着ツールの加熱位置よりも上方において圧着ツールの側面より圧着ツールを加熱する第2発熱部と、前記第2発熱部によって加熱される圧着ツールの側面とは反対側の側面より圧着ツールを加熱する第3発熱部と、圧着条件で決められた圧着温度を実現するための設定温度に基づいて前記第1発熱部のヒーターを制御する第1ヒーター制御部と、前記圧着ツールの上下方向の変形を補正する目的で設定された設定温度に基づいて前記第2発熱部を制御する第2ヒーター制御部と、前記圧着ツールの水平方向の変形を補正する目的で設定された設定温度に基づいて前記第3発熱部を制御する第3ヒーター制御部とを備え、また前記圧着ツールを前記第1発熱部と前記第2発熱部に押し付ける押し付け手段を備えた。
【0006】
請求項2記載の電子部品の熱圧着方法は、圧着ツールの当接部近傍の側面より圧着ツールを加熱する第1発熱部と、この第1発熱部による圧着ツールの加熱位置よりも上方において圧着ツールの側面より圧着ツールを加熱する第2発熱部と、この第2発熱部によって加熱される圧着ツールの側面とは反対側の側面より圧着ツールを加熱する第3発熱部とを備え、加熱された圧着ツールの当接部を電子部品に押し当ててこの電子部品を基板に圧着する電子部品の熱圧着方法であって、圧着条件で決められた圧着温度を実現するための設定温度に基づいて前記第1発熱部のヒーターを制御し、前記圧着ツールの上下方向の変形を補正する目的で設定された設定温度に基づいて前記第2発熱部を制御し、前記圧着ツールの水平方向の変形を補正する目的で設定された設定温度に基づいて前記第3発熱部を制御するようにし、且つ前記圧着ツールを前記第1発熱部と前記第2発熱部に押し付ける押し付け手段が備えられている。
【0007】
本発明によれば、圧着ツールの側面に配設した第1〜第3の発熱部の温度を制御して圧着ツールのそり変形に応じて所定の設定温度で加熱することにより、圧着ツールのそり変形を温度差による熱応力によって補正することができ、圧着温度を適正に保持すると共に、圧着ツールの下面の上下方向及び水平方向のそり変形を簡単な方法で精度よく補正することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態の電子部品の熱圧着装置の斜視図、図2は本発明の一実施の形態の電子部品の熱圧着装置の圧着ツールの断面図、図3は本発明の一実施の形態の電子部品の熱圧着装置の温度制御系の構成を示すブロック図、図4は本発明の一実施の形態の電子部品の熱圧着装置の圧着ツールのそり変形補正の説明図である。
【0009】
まず図1を参照して電子部品の熱圧着装置の構成を説明する。図1において、基台1上には位置決めテーブル2が配設されている。位置決めテーブル2は、Xテーブル3、Yテーブル4上に、θ方向の位置決めを行うθテーブルを備えた基板保持部5を段積みして構成されている。基板保持部5には電子部品7が熱圧着される基板6が載置され保持される。基板6には前工程において電子部品接着用の異方性導電剤が貼着され、その上に電子部品7が搭載されている。位置決めテーブル2を駆動することにより、基板6は水平方向・上下方向に移動し、熱圧着時の位置調整が可能となっている。
【0010】
位置決めテーブル2の側方には、圧着部10が配設されている。圧着部10の本体フレーム11には、圧着ツール21を備えた圧着ヘッド13がヘッド上下動機構12によって上下動可能に設けられている。圧着ツール21はX方向を長手方向とする細長形状となっており、下端部にはY方向の幅が細く絞られた形状の当接部21aが突設されている。圧着ヘッド13の下方には、下受け部17がX方向に配設されている。熱圧着時には、位置決めテーブル2を駆動して基板6を位置合わせすることにより、基板6の縁部が下受け部17の上面に載置される。
【0011】
ヘッド上下機構12を駆動することにより圧着ヘッド13は下降し、圧着ツール下端部の当接部21aは基板6の上面に搭載された電子部品7に当接して基板6に押し付ける。このとき基板6は下受け部17によって下方から支持されており、圧着ツール21による押圧力は下受け部17によって支持される。
【0012】
圧着ツール21の長手方向に平行な手前側の側面(第1側面21b)の中央部には、押し付け部材16が配設されており、押し付け部材16の両側にはそれぞれ1つのヒートブロック15が水平方向に配設されている。また、圧着ツール21の第1側面の反対面(第2側面21c)には、加熱ブロック14が配設されている。ヒートブロック15は圧着ツール21を第1側面21b側から、また加熱ブロック14は圧着ツール21を第2側面21c側から加熱する。
【0013】
図2(a)、(b)は、それぞれ圧着ヘッド13の中央部および中央部の両側部におけるY方向の垂直断面を示すものである。図2(a)において圧着ヘッド13は、昇降部20の下面に断熱部材22を介して圧着ツール21を保持した構成となっている。圧着ツール21の左側面(第1側面21b)には、押し付け部材16が昇降部20、圧着ツール21にまたがって上下方向に配設されている。押し付け部材16はその上端部を昇降部20に断熱部材24を介してボルト26によって固着されており、押し付け部材16の下端部16aは断熱部材27を介して圧着ツール21に当接している。
【0014】
また、圧着ツール21の右側面(第2側面21c)には、加熱ブロック14が接触して配設されている。加熱ブロック14は、上端部を昇降部20に断熱部材23を介してボルト25によって固着されており、水平方向に向けられたスリットによって上下2段に分割され、2列のヒートブロック14A,14Bが水平方向に配列された構成となっている。ヒートブロック14A,14Bは、それぞれヒータ14a,14bを備えている。
【0015】
これらのヒートブロック14A,14Bのうち、下段のヒートブロック14A(第1発熱部)は、圧着ツール21の下端の当接部21aに近接しており、熱圧着時には圧着ツール21による圧着温度に関連づけられた設定温度となるように制御される。また上段のヒートブロック14B(第2発熱部)は、ヒートブロック14Aと独立に温度制御可能となっており、前記設定温度に対して所定の温度差を保持するように制御される。後述するようにこの温度差は、圧着ツール21の上下方向のそり変形を温度差による熱応力によって補正するために作為的に設定されるものである。すなわち、下段のヒートブロック14Aは、圧着条件を実現する目的で設定温度が設定され、上段のヒートブロック14Bは圧着ツール21による圧着のばらつきを補正する目的で設定温度が設定される。
【0016】
図2(a)において、押し付け部材16を固着するボルト26を昇降部20に対して締結することにより、下端部16aは断熱部材27を介して圧着ツール21を加熱ブロック14に対して押し付ける。これにより、圧着ツール21と加熱ブロック14との密着性が向上しヒータ14a,14bによる加熱特性が改善される。
【0017】
図2(b)に示すように、ヒートブロック15は、その上部を断熱部材28を介してボルト29によって固着されており、下部は圧着ツール21の第1側面21bに当接している。ボルト29を締め付けることによりヒートブロック15は第1側面21bに押し付けられる。このヒートブロック15も押し付け部材16と同様に圧着ツール21を第2側面21cに当接するヒートブロック14A,14Bに押し付けて固定する押し付け手段として機能する。
【0018】
圧着ツール21の左側面(第1側面21b)に配設されたヒートブロック15はヒータ15aを備えている。ヒートブロック15は、押し付け部材16や第1側面21bから大気へ逃げていく熱を補充するために設けられたものである。圧着ツール21の第1側面21b側と第2側面21c側の温度差が大きくなると、この温度差によって圧着ツール21が水平方向に変形してしまうことになるが、ヒートブロック15を設けることによりこれを防止することができる。ヒートブロック15の設定温度は、圧着ツールの水平方向の変形を防止する目的で設定されるものである。
【0019】
次に図3を参照して、圧着ヘッド13の温度制御系の構成を説明する。図3において、ヒートブロック14A,14B,15の各ヒータ14a,14b,15aはそれぞれ第1ヒータ制御部34、第2ヒータ制御部35、第3ヒータ制御部36に接続されており、これらのヒータ制御部によってそれぞれのヒータの加熱温度が制御される。また、ヒータ14a,14b,15aにはそれぞれ検温部31,32,33が付属しており、それぞれ加熱時のヒートブロック14A,14B,15の温度を検出して第1ヒータ制御部34、第2ヒータ制御部35、第3ヒータ制御部36に検出温度をフィードバックする。
【0020】
第1ヒータ制御部34は圧着温度設定部39と、第2ヒータ制御部35は上下そり補正温度設定部38と、また第3ヒータ制御部36は水平そり補正温度設定部37とそれぞれ接続されており、水平そり補正温度設定部37、上下そり補正温度設定部38、圧着温度設定部39は数値入力可能な操作部40と接続されている。従って、操作部40より目的に応じて設定された設定温度を水平そり補正温度設定部37、上下そり補正温度設定部38、圧着温度設定部39に入力して設定する。
【0021】
すなわち、水平そり補正温度設定部37には圧着ツール21の水平方向の変形を防止する目的で決められた温度が設定され、上下そり補正温度設定部38には、圧着ツール21の上下方向のそりを補正する目的で決められた温度が設定され、圧着温度設定部39には、圧着条件で決められた圧着温度を実現するための温度が設定される。
【0022】
これにより第1ヒータ制御部34はヒートブロック14A(第1発熱部)のヒータ14aを圧着温度設定部39に設定された設定温度に基づいて制御し、第2ヒータ制御部35はヒートブロック14B(第2発熱部)のヒータ14bを上下そり補正温度設定部38に設定された設定温度に基づいて制御し、第3ヒータ制御部36はヒートブロック15(第3発熱部)のヒータ15aを水平そり補正温度設定部37に設定された設定温度に基づいて制御する。
【0023】
この電子部品の熱圧着装置は上記のように構成されており、以下図4を参照して、電子部品圧着時の圧着ツールのそり変形補正について説明する。電子部品の熱圧着においては、電子部品を基板に対して均等な荷重で押圧する必要がある。このため、電子部品に当接して押圧する圧着ツール21の下端部の当接部21aの真直度が、高精度で保たれている必要がある。
【0024】
しかしながら、熱圧着の対象となる基板のサイズが大きくなると、圧着ツール21の長手方向の全体にわたって真直度を正しいレベルで保つことは容易ではない。例えば、図4(a)に示すように圧着ツール21の当接部21aが上下方向(Z方向)に弧状の変形(矢印a参照)を示すいわゆる上下そり変形を示す場合がある。
【0025】
このような場合には、当接部21aの真直度計測結果に基づいて上下そり補正を行う。すなわち、そり変形量に見合った熱変形を実現するために必要な上下方向の温度差(ヒートブロック14Aと、ヒートブロック14Bの温度差)を予め計算や実験によって求めておき、対象となる電子部品や基板によって個別に設定される圧着温度(ヒートブロック14Aの設定温度)に対して、上記温度差を加味した温度を上下そり補正温度設定部38に入力して設定する。これにより、当接部21aは対象に応じて適切な圧着温度に加熱されると共に、圧着ツール21には上下そり変形を補正するのに必要な上下方向の温度差が生じ、上下そり変形を熱応力によって補正することができる。
【0026】
また、図4(b)に示すように、圧着ツール21の当接部21aが水平方向(Y方向)に弧状の変形(矢印b参照)を示すいわゆる水平そり変形を示す場合がある。このような場合には、当接部21aの真直度計測結果に基づいて水平そり補正を行う。すなわち、水平そり変形量に見合った水平方向の熱変形を実現するために必要な水平方向の温度差(ヒートブロック14Aもしくは14Bと、ヒートブロック15の温度差)を予め計算や実験によって求めておき、上記温度差を加味した温度を水平そり補正温度設定部37に入力して設定する。これにより、前述の上下そり補正の場合と同様に、当接部21aは対象に応じて適切な圧着温度に加熱されると共に、圧着ツール21には水平そり変形を補正するのに必要な水平方向の温度差が生じ、水平そり変形を熱応力によって補正することができる。
【0027】
このように、圧着ツール21を加熱するヒートブロック14A,14B,15や温度制御系を上記構成とすることにより、圧着対象の電子部品に応じた適正な圧着温度を確保すると共に、圧着ツール21の下端部の当接部21aの形状のそり変形を精度よく補正することができ、適正な圧着条件を維持して圧着品質を確保することができる。
【0028】
またそり変形の補正を、圧着ツール21自体に発生する温度差による熱応力によって行う構成とすることにより、従来の調整ボルトを用いる機械的調整方法と比較して、より精細な補正を容易に行うことができ、調整作業の精度および作業性を向上させることができる。
【0029】
本実施の形態は以上であるが、本発明の範囲内で種々の設計変更が可能である。例えばヒートブロック14Bとヒートブロック15の位置関係を入れ換えることも可能である。また上下そり補正温度設定部38と、水平そり温度設定部37には同じ設定温度を設定してもよい。もし、両者の設定温度を常に同じ設定温度で使用することを前提にするのであれば、上下そり補正温度設定部38と水平そり補正温度設定部37を1つの温度設定部に統合することができる。この場合、統合された1つの温度設定部が上下そり補正温度設定部と水平そり温度設定部として機能する。
【0030】
【発明の効果】
本発明によれば、圧着ツールの側面に配設した第1〜第3の発熱部の温度を制御して圧着ツールのそり変形に応じて所定の設定温度で加熱するようにしたので、圧着ツールのそり変形を温度差による熱応力によって補正することができ、圧着温度を適正に保持すると共に、圧着ツールの下面の上下方向及び水平方向のそり変形を簡単な方法で精度よく補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の電子部品の熱圧着装置の斜視図
【図2】本発明の一実施の形態の電子部品の熱圧着装置の圧着ツールの断面図
【図3】本発明の一実施の形態の電子部品の熱圧着装置の温度制御系の構成を示すブロック図
【図4】本発明の一実施の形態の電子部品の熱圧着装置の圧着ツールのそり変形補正の説明図
【符号の説明】
2 位置決めテーブル
5 基板保持部
6 基板
7 電子部品
14A、14B、15 ヒートブロック
16 押し付け部材
21 圧着ツール
34 第1ヒータ制御部
35 第2ヒータ制御部
36 第3ヒータ制御部
37 水平そり補正温度設定部
38 上下そり補正温度設定部
39 圧着温度設定部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic component thermocompression bonding apparatus and a thermocompression bonding method for thermocompression bonding an electronic component to a substrate such as a display panel.
[0002]
[Prior art]
Electronic components such as a driver chip are mounted on a substrate such as a display panel. In this mounting operation, an electronic component is first mounted on a substrate supplied with a resin adhesive at the mounting position. Then, the electronic component is heated and pressed with a pressure bonding tool to maintain a predetermined load and heat condition, so that the electronic component is thermally bonded to the substrate.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In order to ensure good thermocompression bonding quality in the above mounting operation, it is required to press the electronic component with a uniform load with a crimping tool. For this reason, the lower surface of the crimping tool must be kept in good linearity, but generally the lower surface of the crimping tool tends to warp in the vertical and horizontal directions. If you use a crimping tool with warping deformation, the electronic parts will be pressed differently. Conventionally, a plurality of adjustment bolts are provided on the crimping tool. The degree was corrected. However, since the adjustment work for this correction is a work that is performed while performing precise measurement and confirming the linearity, the work requires time and effort, and a method of performing this work efficiently has been desired.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a thermocompression bonding apparatus and a thermocompression bonding method for an electronic component that can efficiently and accurately correct warpage deformation of the lower surface of a pressure bonding tool and ensure the pressure bonding quality.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The thermocompression bonding apparatus for an electronic component according to
[0006]
The electronic component thermocompression bonding method according to
[0007]
According to the present invention, the warpage of the crimping tool is controlled by controlling the temperatures of the first to third heat generating portions disposed on the side surface of the crimping tool and heating them at a predetermined set temperature according to the warp deformation of the crimping tool. The deformation can be corrected by the thermal stress due to the temperature difference, the crimping temperature can be properly maintained, and the vertical and horizontal warpage deformation of the lower surface of the crimping tool can be accurately corrected by a simple method.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of an electronic component thermocompression bonding apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a crimping tool of the electronic component thermocompression bonding apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. The block diagram which shows the structure of the temperature control system of the thermocompression bonding apparatus of the electronic component of one embodiment of FIG. 4, FIG. 4 is explanatory drawing of the curvature deformation correction of the crimping | compression-bonding tool of the thermocompression bonding apparatus of the electronic component of one embodiment of this invention. It is.
[0009]
First, the configuration of a thermocompression bonding apparatus for electronic components will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a positioning table 2 is disposed on a
[0010]
On the side of the positioning table 2, a crimping
[0011]
By driving the head up-and-down mechanism 12, the crimping
[0012]
A pressing
[0013]
FIGS. 2A and 2B show vertical cross sections in the Y direction at the center of the crimping
[0014]
Further, the
[0015]
Of these
[0016]
In FIG. 2A, the lower end 16 a presses the crimping
[0017]
As shown in FIG. 2B, the upper portion of the
[0018]
The
[0019]
Next, the configuration of the temperature control system of the crimping
[0020]
The first heater control unit 34 is connected to the pressure bonding
[0021]
That is, a temperature determined for the purpose of preventing horizontal deformation of the crimping
[0022]
Thus, the first heater control unit 34 controls the
[0023]
This electronic component thermocompression bonding apparatus is configured as described above, and the warping deformation correction of the crimping tool during electronic component compression will be described below with reference to FIG. In thermocompression bonding of electronic components, it is necessary to press the electronic components against the substrate with an equal load. For this reason, the straightness of the contact portion 21a at the lower end portion of the crimping
[0024]
However, when the size of the substrate to be subjected to thermocompression bonding increases, it is not easy to maintain the straightness at the correct level throughout the longitudinal direction of the crimping
[0025]
In such a case, vertical warp correction is performed based on the straightness measurement result of the contact portion 21a. That is, the temperature difference in the vertical direction (temperature difference between the
[0026]
In addition, as shown in FIG. 4B, the contact portion 21a of the crimping
[0027]
As described above, the heat blocks 14A, 14B, 15 for heating the crimping
[0028]
Further, by correcting the warpage deformation by a thermal stress due to a temperature difference generated in the crimping
[0029]
Although the present embodiment has been described above, various design changes can be made within the scope of the present invention. For example, the positional relationship between the heat block 14B and the
[0030]
【The invention's effect】
According to the present invention, the temperature of the first to third heat generating portions arranged on the side surface of the crimping tool is controlled and heated at a predetermined set temperature according to the warp deformation of the crimping tool. Warpage deformation can be corrected by thermal stress due to temperature difference, and the crimping temperature can be properly maintained, and warpage deformation in the vertical and horizontal directions of the lower surface of the crimping tool can be accurately corrected by a simple method. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an electronic component thermocompression bonding apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of a crimping tool of an electronic component thermocompression bonding apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a temperature control system of a thermocompression bonding apparatus for an electronic component according to an embodiment of the present invention. Figure [Explanation of symbols]
2 Positioning table 5
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