JP4196529B2 - 電子部品実装装置及び方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小な電子部品の実装を高精度にて実行可能な電子部品実装装置、及び該電子部品実装装置にて実行される電子部品実装方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図7は、従来の電子部品実装装置1の概略斜視図であり、図8は、その動作フローチャートである。図7において、2は電子部品10を吸着保持するノズル21を有し上下動可能なノズル部、3はプリント基板、4は上記ノズル21をその軸周り方向へ回転させるθ回転部、5はXYテーブル部、6はプリント基板3上の基板マーク7A、7Bを認識する基板マーク認識部、8は部品供給部、9は電子部品認識部である。
【0003】
このような電子部品実装装置1は以下のように動作する。
まず、搬送されてくるプリント基板3を、当該電子部品実装装置1の所定位置に固定する。次に、図8に示すステップ(図内では「S」にて示す)1にて、XYテーブル部5をX及びY方向へ移動させて、XYテーブル部5に設置された基板マーク認識部6により、プリント基板3上の基板マーク7A,7Bを撮像する。撮像情報は画像認識処理され、プリント基板3の正確な設置位置が計測される。
次にステップ2では、例えばICチップのような電子部品10は、部品供給部8にて供給され、次のステップ3では、XYテーブル部5をX,Y方向へ移動させてノズル部2を部品供給部8へ配置し、ノズル21にて電子部品10を吸着保持する。
【0004】
次のステップ4では、電子部品10を保持しているノズル部2は、XYテーブル部5により電子部品認識部9の上方に移動し、ノズル21に保持されている電子部品10の位置計測を行う。該位置計測結果に基いて、次のステップ5にてθ回転部4及びXYテーブル部5により位置補正を行ないながら、ノズル部2をプリント基板3の実装位置の上方に移動させる。次のステップ6では、ノズル部2のノズル21を降下させて、プリント基板3の上記実装位置に電子部品10を実装する。
ステップ7では、プリント基板3に予定していた全ての電子部品10を実装したか否かが判断され、未実装の電子部品10があるときには上記ステップ2に戻り、一方全ての電子部品10を実装し終わったときには、次のステップ8へ移行する。ステップ8では、電子部品10を実装し終わったプリント基板3を電子部品実装装置1より次工程へ搬出するとともに、新たなプリント基板3を電子部品実装装置1に搬入する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のような従来の電子部品実装装置1では、電子部品10の一層の小型、微小化、及びより高密度実装への流れに追従することが困難になって来ている。
即ち、近年、チップ型の電子部品10は、1.0mm×0.5mmのサイズにてなるものが携帯機器等で主流となり、このような微小な電子部品10同士の基板上における隙間は、0.4mm〜0.3mmとなって来ている。最近では、さらに、0.6mm×0.3mmのサイズにてなる電子部品が現われ、電子部品同士の隙間は、0.3mm以下を求められている。
【0006】
しかしながら、従来の電子部品実装装置1では、上述のようにステップ1にて基板マーク7A,7Bを認識してプリント基板3の位置を確認した後は、ステップ5による位置補正を行なうが、各電子部品10の実装位置を実装毎に確認することなく、順次、部品実装を実行していく。したがって、例えば、隣接の電子部品が規定位置に対して若干ずれて配置されているような場合であっても、該位置ずれを考慮せずに電子部品を実装することから、上述のような微小電子部品の狭隙間実装の場合には実装に支障が生じる場合もある。又、例えば接合不良等により、不良対象のチップ部品を取り除くリペアー作業を要する場合、隣接部品との隙間が0.2mmぐらいになるとピンセット等の工具が使用できなかったり、極所的に半田を溶融させることが困難であったり、その作業は、大変困難になる。よって、極力、実装前に、例えばクリーム半田のような接合材料が所定の場所に塗布されているかの確認を行う必要があるが、該確認動作は従来の電子部品実装装置1では行なえない。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、微小電子部品を狭隙間で効率的に実装でき、又、完成した回路基板の歩留りを従来に比べて向上可能な電子部品実装装置、及び該電子部品実装装置にて実行される電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は以下のように構成する。
本発明の第1態様における電子部品実装装置は、電子部品を保持する部品保持部材にて保持されている第1電子部品を回路基板上に実装する電子部品実装装置であって、
上記回路基板上における上記第1電子部品の実装予定領域における上記第1電子部品に対する実装環境を撮像する撮像装置と、
上記撮像装置から撮像情報が供給され該撮像情報に基いて上記実装予定領域における上記第1電子部品に対する上記実装環境が良好か否かを上記第1電子部品の実装前に判断する制御装置と、を備え、
上記実装環境は、上記実装予定領域に隣接して上記回路基板上に実装されている電子部品の上記実装予定領域への侵入状態である、ことを特徴とする。
【0008】
上記制御装置は、上記実装環境を不良と判断したときには、上記実装予定領域内における上記第1電子部品の実装位置を修正して実装を行なうか、若しくは実装を行なわないかを決定するようにことができる。
【0009】
上記制御装置は、上記第1電子部品の実装位置情報、該第1電子部品に隣接して実装される電子部品の位置情報、及び上記撮像装置にて撮像された上記実装環境の情報を格納する格納部を有することができる。
【0010】
上記実装環境は、上記実装予定領域にて、上記回路基板と上記第1電子部品との電気的接続を図る接合材料の塗布状態とすることもできる。
【0012】
本発明の第2態様における電子部品実装方法は、電子部品を保持する部品保持部材にて保持されている第1電子部品を回路基板上に実装する電子部品実装方法であって、
上記回路基板上における上記第1電子部品の実装予定領域における上記第1電子部品に対する実装環境に含まれる、上記実装予定領域に隣接して上記回路基板上に実装されている電子部品の上記実装予定領域への侵入状態を撮像し、
上記撮像による撮像情報に基いて上記実装予定領域における上記第1電子部品に対する上記実装環境が良好か否かを上記第1電子部品の実装前に判断する、
ことを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態である電子部品実装装置、及び該電子部品実装装置にて実行される電子部品実装方法について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において同じ構成部分については同じ符号を付している。
本実施形態の電子部品実装装置にて扱う電子部品は、例えば、0.6mm×0.3mmのサイズにてなる部品であり、隣接する電子部品同士の隙間は約0.1mmにて配列される場合を例に採る。しかしながら、本実施形態の電子部品実装装置は、上述のサイズ、配列隙間に限定されるものではなく、上述のサイズ、配列隙間以下の寸法の場合にはより効果的となり、又、上述のサイズ、配列隙間を超える寸法の場合でも勿論適用可能である。
【0014】
図1に示すように、本実施形態の電子部品実装装置101は、大別して、部品保持装置120と、基板搬送装置103と、XYテーブル部105と、部品供給装置108と、電子部品認識装置109と、制御装置180とを備える。
上記部品保持装置120は、上記部品供給装置108にて供給される電子部品110を保持し、上記基板搬送装置103にて搬入された回路基板3に、保持している電子部品110の実装を行なう装置であり、ノズル部102と、θ回転部104と、撮像装置106とを有する。又、当該部品保持装置120は、XYテーブル部105に設置されており、XYテーブル部105により、互いに直交するX、Y方向へ移動自在である。よって、上記ノズル部102及び撮像装置106もX、Y方向へ移動自在である。
【0015】
部品保持部材としての機能を果たす一例であり電子部品110を吸着保持するノズル121を、上記ノズル部102は備え、上記ノズル121をその軸方向に沿って上下動させる。ここで上記電子部品110は、上述した0.6mm×0.3mmのサイズにてなり、隣接する電子部品同士の隙間が約0.1mmにて配列されるような微小部品である。又、回路基板3への実装のためノズル121にて保持されている電子部品を第1電子部品111とする。上記θ回転部104は、上記ノズル121をその軸周り方向へ回転させる。
【0016】
上記撮像装置106は、上記回路基板3上における第1電子部品111の実装予定領域114における第1電子部品111に対する実装環境を撮像する装置であり、その撮像情報を制御装置180へ送出する。ここで上記実装予定領域114とは、上記撮像装置106にて撮像される撮像領域に含まれる領域であって、制御装置180にて画像処理対象となる領域である。図3に示すように、本実施形態では、実装予定領域114は、例えば、回路基板3上における上記第1電子部品111の設計上の位置に上記第1電子部品111が実装されたときに当該第1電子部品111が占める設計領域112を含み、第1電子部品111と、該第1電子部品111に互いに隣接して回路基板3上に配置される各電子部品110との設計上の隙間113を、上記設計領域112の周囲に設けた大きさにてなる領域である。本実施形態の場合では、電子部品110が、上述のように、0.6mm×0.3mmのサイズにてなり、隣接する電子部品同士の隙間が約0.1mmであることから、上記設計領域112は0.6mm×0.3mmとなるので、上記実装予定領域114は、0.8(=0.6+0.1×2)mm×0.5(=0.3+0.1×2)mmの寸法にてなる領域となる。
尚、上記実装予定領域114は、上述の大きさに限定されるものではなく、第1電子部品111の大きさ、及び隣接部品間の隙間寸法に応じて変化する。又、上記隙間寸法について設計上の値をそのまま使用するのか、変更して使用するのかによっても変化させることができる。
【0017】
又、上記実装環境とは、上記第1電子部品111を回路基板3上に実装する際に影響を及ぼす可能性のある要因であり、本実施形態では、例えば、上記実装予定領域114にて、図4に示すように、上記回路基板3と上記第1電子部品111との電気的接続を図る接合材料115の塗布状態であり、又、図5及び図6に示すように、上記実装予定領域114に隣接して上記回路基板3上に実装されている電子部品110の上記実装予定領域114への侵入状態である。尚、上記接合材料115の機能を果たす一例として、いわゆるクリーム半田が相当する。又、上記隣接の電子部品110の実装予定領域114への侵入状態は、換言すると、隣接する電子部品110の実装精度の良否状態である。
【0018】
次に、上記基板搬送装置103は、前工程から当該電子部品実装装置101へ回路基板3を搬入し、かつ当該電子部品実装装置101から次工程へ回路基板3を搬出する装置であり、当該基板搬送装置103に備わる駆動装置1031にて回路基板3の移動が行なわれる。
【0019】
上記部品供給装置108は、電子部品110を供給する装置であり、本実施形態では例えば、電子部品110を収納したテープを巻回し該テープを繰り出すことで電子部品110の供給を行なうリール式の部品供給装置を使用している。勿論、部品供給装置108は、このリール式に限られず、トレイ式等、公知の形態の供給装置を使用可能である。
【0020】
上記電子部品認識装置109は、上記部品保持装置120のノズル部102のノズル121にて上記部品供給装置108から保持された第1電子部品111の保持姿勢を、部品実装前に撮像する装置であり、その撮像情報を制御装置180へ送出する。制御装置180では、上記保持姿勢情報と、正規の姿勢情報とに基いて、当該第1電子部品111を回路基板3上に実装するときの位置補正量を求める。そして求めた上記位置補正量に基いて、制御装置180は、上記θ回転部104及びXYテーブル部105の少なくとも一方を動作させる。
【0021】
以上のように構成される本実施形態の電子部品実装装置101の動作、つまり電子部品実装方法について以下に説明する。尚、各動作は、制御装置180の制御により実行されるものである。該制御装置180には、実装順に従い回路基板3上の各部品実装位置と、該実装位置に実装される電子部品110の種類との関係、並びに各電子部品110を供給する部品供給装置108の設置位置等、実装動作に必要な実装情報が予め格納されており、制御装置180は該実装情報に従い実装動作を実行する。
又、本実施形態の電子部品実装装置101も、従来の電子部品実装装置と同様に、回路基板3を搬入した後、電子部品110を保持し回路基板3上へ実装し、所望の実装終了後、回路基板3を搬出するという基本的な実装動作を行なう。よって該基本的実装動作については説明を略説し、以下では、本実施形態において特徴的な動作の一つである、撮像装置106による撮像情報の処理動作を主として説明する。
【0022】
図2に示すステップ201では、基板搬送装置103により前工程から回路基板3が当該電子部品実装装置101の所定位置に配置され固定される。次のステップ202では、XYテーブル部105の動作によりノズル部102のノズル121を部品供給装置108における部品供給位置に配置し、さらにノズル部102にてノズル121を下降させて電子部品110を保持する。尚、上述したように、ノズル121にて保持された電子部品110を第1電子部品111とする。部品保持後、ノズル121は上昇位置まで上昇する。
次のステップ203では、XYテーブル部105の動作によりノズル121が電子部品認識装置109の上方に配置された後、電子部品認識装置109にて第1電子部品111の保持姿勢が撮像され、制御装置180では保持姿勢情報に基いて上記位置補正量が求められる。
【0023】
次のステップ204では、XYテーブル部105の動作により部品保持装置120が移動され、回路基板3上の上記実装予定領域114を含む範囲の上方に撮像装置106が配置される。そして、撮像装置106は、実装予定領域114を含む範囲を撮像し、その撮像情報を制御装置180へ送出する。制御装置180は、実装予定領域114を含む範囲における上記撮像情報の内、実装予定領域114について、第1電子部品111に対する上記実装環境が判断可能となるように画像処理を行なう。つまり本実施形態では、接合材料115の塗布状態、及び隣接電子部品110の侵入の有無が判断可能となるように画像処理が行なわれる。
【0024】
次のステップ205では、ステップ204にて得た、実装予定領域114の画像処理後情報に基いて、制御装置180は、上記接合材料115の塗布状態の良否を判断する。塗布状態が良好な場合には次のステップ206へ進み、不良な場合にはステップ207へ移行する。
又、次のステップ206では、ステップ204にて得た、実装予定領域114の画像処理後情報に基いて、制御装置180は、隣接電子部品110の実装予定領域114への侵入の有無を判断する。上記侵入無しの場合には次のステップ208へ進み、侵入有りの場合にはステップ207へ移行する。
これらの判断方法について、図4〜図6を参照して具体的に以下に説明する。尚、図4〜図6は、上記画像処理を行った画像例であり、これらの図において、ハッチングを施した部分は、接合材料115を示し、Pにて示す位置は、第1電子部品における設計上の装着予定位置の中心位置、つまり実装予定領域114の中心位置に相当する。
【0025】
図4に示す画像処理後画像では、隣接の実装済の電子部品110は実装予定領域114へ侵入していないのがわかる。つまり、隣接する電子部品110の実装精度に問題はない。しかしながら、接合材料115は、回路基板3の電極用ランド3aのT部分にて欠落しているのがわかる。したがって、このような状況のまま、第1電子部品111を上記P位置を中心として実装しても、半田付け不良になることは必至である。よってこのような場合には、第1電子部品111の実装中止を決定し、ステップ207へ移行する。尚、本実施形態では、例えば、接合材料115が電極用ランド3aに対して50%以下しか塗布されていない場合には、実装中止と判断するようにしている。
【0026】
ステップ207にて、制御装置180は、上記画像処理後画像の情報と、上記P位置の位置情報と、上記隣接して実装されている電子部品110の位置情報とについて、これらを互いに関連付けた状態で、格納部181へ格納する。尚、格納部181には、上述したような、実装を行なうか否かの決定情報も格納している。格納部181にこれらの情報を格納しておくことで、実装後における検査データと上記格納情報との照合を行ない接合材料115の状況及び隣接する電子部品110の実装精度が、実装後の品質不良とどのような因果関係を有するのか分析することができる。よって、不良発生低減のため、例えば接合材料115の欠落度合に基いて、実装するか否かの判断レベルを修正する等が可能となる。
【0027】
図5に示す画像処理後画像では、接合材料115の塗布状態は良好であることがわかる。しかしながら、右側に隣接する電子部品110の実装精度が若干悪く、右側隣接電子部品110の一部110aが実装予定領域114へ侵入しているのがわかる。よって、第1電子部品111について上記P位置を中心として実装したならば、隣接する電子部品110との間で規定の隙間寸法を満足できない場合も生じることから、制御装置180は、第1電子部品111の実装予定位置であるP位置をQ位置へシフトする必要があると判断し、実装予定位置をQ位置へシフトして第1電子部品111の実装を行なう。
【0028】
但し、実装予定位置をQ位置へシフトした結果、左側の隣接電子部品110と第1電子部品111との間で規定の隙間寸法を満足できなくなる可能性があるときには、第1電子部品111の実装中止を決定し、上記ステップ207へ移行し、画像処理後画像の情報と、上記P位置の位置情報とについて、これらを互いに関連付けた状態で、格納部181へ格納する。
【0029】
図6に示す画像処理後画像では、隣接電子部品110の実装精度が著しく悪いのがわかる。よって、制御装置180は、第1電子部品111の実装中止を決定し、上記ステップ207へ移行し、画像処理後画像の情報と、上記P点の位置情報とについて、これらを互いに関連付けた状態で、格納部181へ格納する。
尚、本実施形態では、例えば長さ0.6mm、幅0.3mmの第1電子部品111では、長さ0.8mm、幅0.5mmにてなる実装予定領域114を設定し、該実装予定領域114の例えば幅方向に沿って隣接電子部品110が0.05mm以上、つまり実装予定領域114の例えば幅方向寸法の1/10以上にて当該実装予定領域114に侵入しているときには隣接電子部品110の実装精度が悪いと判断する。
【0030】
次のステップ208では、ステップ203にて求めた上記位置補正量に基いて、制御装置180は、XYテーブル部105及びθ回転部104の少なくとも一方を動作させて第1電子部品111の実装位置の補正を行い、次のステップ209にて、第1電子部品111を上記実装予定領域114へ実装する。
次のステップ210では、回路基板3上に予定した全ての電子部品110を実装したか否かが判断され、全てを実装したときには次のステップ211へ移行し、一方、未実装の電子部品110が有るときには再びステップ201へ戻る。
ステップ211では、予定した全ての電子部品110を実装した回路基板3を、当該電子部品実装装置101から搬出し、次に、新たな回路基板3を当該電子部品実装装置101に搬入する。
【0031】
このように本実施形態の電子部品実装装置101によれば、第1電子部品111を回路基板3に実装する前に、接合材料115の塗布状態の良否、及び隣接の実装済部品110における実装精度の良否を確認することから、該確認結果に基いて第1電子部品111の実装位置を予め設計位置よりずらしたり、又は、該第1電子部品111の実装を中止したりすることができる。よって、例えば0.6mm×0.3mm以下のサイズにてなる微小電子部品で、電子部品同士間の隙間が0.1mm以下にてなる部品実装を効率良く行なうことができ、又、部品実装済の回路基板3の歩留りを従来に比べて向上させることができる。
【0032】
尚、上述の実施形態では、部品保持装置120のノズル部102には、1本のノズル121が備わる場合を例に採ったが、これに限定されず、複数本のノズルを有することもできる。
【0033】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の第1態様の電子部品実装装置、及び第2態様の電子部品実装方法によれば、撮像装置及び制御装置を備え、回路基板上における第1電子部品の実装予定領域における上記第1電子部品に対する実装環境を撮像し、この撮像情報に基いて上記実装予定領域における上記第1電子部品に対する上記実装環境が良好か否かを上記第1電子部品の実装前に判断するようにした。よって、上記実装環境が悪い状態のまま、第1電子部品が回路基板に実装されることはなくなる。したがって、微小電子部品の狭隙間での実装が効率的に行なえ、又、完成した回路基板の歩留りを従来に比べて向上することができる。
【0034】
上記実装環境が不良と判断したときには、第1電子部品の実装位置を修正したり、実装を中止することで、微小電子部品の狭隙間での実装が効率的に行なえ、又、完成した回路基板の歩留りを従来に比べて向上することができる。
【0035】
又、上記第1電子部品の実装位置情報、該第1電子部品に隣接して実装される電子部品の位置情報、及び撮像装置にて撮像された実装環境の情報を格納する格納部を、上記制御装置に設けることで、実装後における検査データと格納情報との照合を行ない、上記実装環境の状況及び隣接する電子部品の実装精度が、実装後の品質不良とどのような因果関係を有するのかを分析することができる。よって、不良発生低減のため、例えば接合材料の欠落度合に基いて、実装するか否かの判断レベルを修正する等が可能となる。
【0036】
上記実装環境として、接合材料の塗布状態を選定することで、たとえ実装したとしても接合不良になる状態を、実装前に検出することができる。よって、微小電子部品の狭隙間での実装が効率的に行なえ、又、完成した回路基板の歩留りを従来に比べて向上することができる。
【0037】
上記実装環境として、実装予定領域への隣接電子部品の侵入を選定することで、隣接する電子部品との隙間が規定値内に収まるように第1電子部品の実装位置を設計位置からずらすことが可能となる。よって、微小電子部品の狭隙間での実装が効率的に行なえ、又、完成した回路基板の歩留りを従来に比べて向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態の電子部品実装装置の概略斜視図である。
【図2】 図1に示す電子部品実装装置の動作フローチャートである。
【図3】 図1に示す電子部品実装装置にて用いられる実装予定領域を説明するための図である。
【図4】 図1に示す電子部品実装装置にて得られた実装予定領域のサンプル画像であって接合材料の欠落状態を示す図である。
【図5】 図1に示す電子部品実装装置にて得られた実装予定領域の他のサンプル画像であって隣接する電子部品が実装予定領域に侵入している状態を示す図である。
【図6】 図1に示す電子部品実装装置にて得られた実装予定領域の別のサンプル画像であって隣接する電子部品が実装予定領域に著しく侵入している状態を示す図である。
【図7】 従来の電子部品実装装置の概略斜視図である。
【図8】 従来の電子部品実装装置の動作フローチャートである。
【符号の説明】
3…回路基板、
101…電子部品実装装置、106…撮像装置、110…電子部品、
111…第1電子部品、114…実装予定領域、
121…ノズル、180…制御装置、181…格納部。
Claims (6)
- 電子部品(110)を保持する部品保持部材(121)にて保持されている第1電子部品(111)を回路基板(3)上に実装する電子部品実装装置であって、
上記回路基板上における上記第1電子部品の実装予定領域(114)における上記第1電子部品に対する実装環境を撮像する撮像装置(106)と、
上記撮像装置から撮像情報が供給され該撮像情報に基いて上記実装予定領域における上記第1電子部品に対する上記実装環境が良好か否かを上記第1電子部品の実装前に判断する制御装置(180)と、を備え、
上記実装環境は、上記実装予定領域に隣接して上記回路基板上に実装されている電子部品の上記実装予定領域への侵入状態である、ことを特徴とする電子部品実装装置。 - 上記制御装置は、上記実装環境を不良と判断したときには、上記実装予定領域内における上記第1電子部品の実装位置を修正して実装を行なうか、若しくは実装を行なわないかを決定する、請求項1記載の電子部品実装装置。
- 上記制御装置は、上記第1電子部品の実装位置情報、該第1電子部品に隣接して実装される電子部品の位置情報、及び上記撮像装置にて撮像された上記実装環境の情報を格納する格納部(181)を有する、請求項2記載の電子部品実装装置。
- 上記実装環境は、また、上記実装予定領域にて、上記回路基板と上記第1電子部品との電気的接続を図る接合材料(115)の塗布状態である、請求項1から3のいずれかに記載の電子部品実装装置。
- 電子部品(110)を保持する部品保持部材(121)にて保持されている第1電子部品(111)を回路基板(3)上に実装する電子部品実装方法であって、
上記回路基板上における上記第1電子部品の実装予定領域(114)における上記第1電子部品に対する実装環境に含まれる、上記実装予定領域に隣接して上記回路基板上に実装されている電子部品の上記実装予定領域への侵入状態を撮像し、
上記撮像による撮像情報に基いて上記実装予定領域における上記第1電子部品に対する上記実装環境が良好か否かを上記第1電子部品の実装前に判断する、
ことを特徴とする電子部品実装方法。 - 上記実装環境を不良と判断したときには、上記実装予定領域内における上記第1電子部品の実装位置を修正して実装を行なうか、若しくは実装を行なわないかを決定する、請求項5記載の電子部品実装方法。
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