JP2005218203A - アクチュエータ及びボンディング装置 - Google Patents
アクチュエータ及びボンディング装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005218203A JP2005218203A JP2004020435A JP2004020435A JP2005218203A JP 2005218203 A JP2005218203 A JP 2005218203A JP 2004020435 A JP2004020435 A JP 2004020435A JP 2004020435 A JP2004020435 A JP 2004020435A JP 2005218203 A JP2005218203 A JP 2005218203A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- magnetism generating
- magnetic field
- side magnetism
- generating element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
- H01L24/78—Apparatus for connecting with wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
- H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
- H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
- H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
- H01L2224/788—Means for moving parts
- H01L2224/78821—Upper part of the bonding apparatus, i.e. bonding head, e.g. capillary or wedge
- H01L2224/78822—Rotational mechanism
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
- H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
- H01L2224/788—Means for moving parts
- H01L2224/78821—Upper part of the bonding apparatus, i.e. bonding head, e.g. capillary or wedge
- H01L2224/78822—Rotational mechanism
- H01L2224/78823—Pivoting mechanism
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01005—Boron [B]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01006—Carbon [C]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01033—Arsenic [As]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/30—Technical effects
- H01L2924/301—Electrical effects
- H01L2924/3025—Electromagnetic shielding
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
- H02K2201/18—Machines moving with multiple degrees of freedom
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Die Bonding (AREA)
- Linear Motors (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
【課題】アクチュエータ及びボンディング装置において、より高速に任意の位置に移動することを可能にすることである。
【解決手段】ボンディングヘッド等が搭載される回転体16は、磁路部材32L,32Rと同形の支持キャリアに回転自在に支持され、その両外側に左右コイル部40,42が配置される。複数の磁路が設けられた磁路部材32L,32Rを介し、左右コイル部40,42による直線状の磁場と回転体16の永久磁石による円周状の磁場とが協働作用し、左右コイル部40,42のそれぞれの駆動に応じ、回転体16はY軸に沿って直進と回転とを組み合わせた移動を行う。また、磁路部材の磁路の形状により、平面移動体に対し、X軸及びY軸に沿った移動を行わせることもできる。
【選択図】図3
【解決手段】ボンディングヘッド等が搭載される回転体16は、磁路部材32L,32Rと同形の支持キャリアに回転自在に支持され、その両外側に左右コイル部40,42が配置される。複数の磁路が設けられた磁路部材32L,32Rを介し、左右コイル部40,42による直線状の磁場と回転体16の永久磁石による円周状の磁場とが協働作用し、左右コイル部40,42のそれぞれの駆動に応じ、回転体16はY軸に沿って直進と回転とを組み合わせた移動を行う。また、磁路部材の磁路の形状により、平面移動体に対し、X軸及びY軸に沿った移動を行わせることもできる。
【選択図】図3
Description
本発明はアクチュエータ及びボンディング装置に係り、特に対象物を任意の位置に移動させるアクチュエータ及びボンディング作業を行うボンディング部を任意の位置に移動させる移動機構を備えるボンディング装置に関する。
ワイヤボンダーやダイボンダー等のボンディング装置は、ボンディングヘッド部先端に取り付けられたボンディングツールを平面内の任意の位置に移動させてボンディング作業を行う。これらのボンディング装置の多くは、特許文献1に示されるように、X方向にのみ移動可能なXテーブルと、Y方向にのみ移動可能なYテーブルとを積層したいわゆるXYテーブルと、さらにそれぞれを駆動する駆動源を備えている。ここでボンディングヘッド部をXYテーブル上に搭載し、駆動源によりXYテーブルを駆動することで、ボンディングツールをXY平面の任意の位置に移動させることができる。
また、特許文献2には、リニアモータでスライドを直進させ、スライドの上のロータリービーム(回転梁)を第2リニアモータで回転させ、ロータリービームに搭載されているキャピラリの位置決めを行う技術が開示されている。
ボンディング装置に対する高速化の要求はますます高まってきており、そのためにボンディングヘッド部を任意の位置に高速で位置決めすることが望まれる。この観点から、従来技術は以下のような課題を有している。
XYテーブル駆動方式においては、XYテーブルが積層構造であるため、質量や慣性が大きくなりがちで、高速性能から要求される加速度を達成することが困難な場合がある。また、上部のテーブルの位置によっては下部のテーブルを駆動する駆動源がテーブルの重心を押すことができず、不必要なトルクが発生し、そのためにリニアガイド等の案内機構に対する負担が大きくなり、高速の位置決めを妨げる場合がある。
特許文献2のスライド+回転方式は、一般に直進運動より回転運動の応答が速いことからXYテーブル駆動方式に比較して高速性が改善される方向である。しかし、スライドの直進運動をしているときは、回転駆動源はX方向の推力に何ら寄与していない。また、回転駆動源がスライド上に搭載されるような場合には、X方向の直進加速度を減ずる方向に作用することにもなる。
このように従来技術においては、平面内の任意の位置に移動する際の2自由度運動のために積層構造の移動機構を用いることから、要求される加速度の達成に限度があることがあり、場合によっては一方の駆動源の存在によって他方駆動における加速度を減ずる方向に働くこともある。
本発明の目的は、かかる従来技術の課題を解決し、より高速に任意の位置に移動することを可能にするアクチュエータ及びボンディング装置を提供することである。
上記目的を達成するため、本発明に係るアクチュエータは、所定の直進軸に沿って直進及び回転可能な回転体と、回転体に設けられる可動子側磁気発生素子と、回転体を回転自在に支持し、回転体と共に直進軸に沿って移動可能な支持キャリアと、支持キャリアの外側に直進軸方向に沿って配置される固定子側磁気発生素子と、支持キャリアに設けられ、可動子側磁気発生素子による円周状磁場と、固定子側磁気発生素子の直線状磁場との間に設けられる複数の磁路を有する磁路部材と、を備え、可動子側磁気発生素子による磁場と固定子側磁気発生素子による磁場との協働作用により、回転体に対し直進と回転とを組み合わせた移動を行わせることを特徴とする。
また、本発明に係るアクチュエータは、所定の面内で移動可能な平面移動体と、平面移動体に、所定面内の一方軸方向に沿って設けられる可動子側磁気発生素子と、平面移動体を一方軸方向に案内する案内部を有し、平面移動体の移動を案内しつつ平面移動体と共に他方軸方向に移動可能な支持キャリアと、支持キャリアの外側に設けられ、所定面内の他方軸方向に配置される固定子側磁気発生素子と、支持キャリアに設けられ、可動子側磁気発生素子の一方軸方向配置の磁場と、固定子側磁気発生素子の他方軸方向配置の磁場との間に設けられる複数の磁路を有する磁路部材と、を備え、固定子側磁気発生素子による磁場と可動子側磁気発生素子による磁場との協働作用により、平面移動体に対し所定面内の移動を行わせることを特徴とする。
また、本発明に係るボンディング装置は、ボンディング対象に対しボンディングを行うボンディングヘッドを含み、所定の直進軸に沿って直進及び回転可能な回転体と、回転体に、円周状に設けられる可動子側磁気発生素子と、回転体を回転自在に支持し、回転体と共に直進軸に沿って移動可能な支持キャリアと、支持キャリアの両外側に直進軸方向に沿って配置される1組の左右固定子側磁気発生素子と、支持キャリアに設けられ、可動子側磁気発生素子による円周状磁場と、左右固定子側磁気発生素子のそれぞれの直線状磁場との間に設けられる複数の磁路を有する磁路部材と、を備え、可動子側磁気発生素子による磁場と左右固定子側磁気発生素子による磁場との協働作用により、回転体に対し直進と回転とを組み合わせた移動を行わせることを特徴とする。
また、本発明に係るボンディング装置は、ボンディング対象に対しボンディングを行うボンディングヘッドを含み、所定の面内で移動可能な平面移動体と、平面移動体に、所定面内の一方軸方向に沿って平行に設けられる1組の上下可動子側磁気発生素子と、平面移動体を一方軸方向に案内する案内部を有し、平面移動体の移動を案内しつつ平面移動体と共に他方軸方向に移動可能な支持キャリアと、支持キャリアの外側に設けられ、所定面内の他方軸方向に配置される固定子側磁気発生素子と、支持キャリアに設けられ、上下可動子側磁気発生素子のそれぞれの一方軸方向配置の磁場と、固定子側磁気発生素子の他方軸方向配置の磁場との間に設けられる複数の磁路を有する磁路部材と、を備え、固定子側磁気発生素子による磁場と上下可動子側磁気発生素子による磁場との協働作用により、平面移動体に対し所定面内の移動を行わせることを特徴とする。
また、固定子側磁気発生素子は、他方軸方向に平行に配置される1組の左右固定子側磁気発生素子であることが好ましい。
また、磁路部材は、磁路を形成する複数の磁性体と、磁路を分離する複数の非磁性体とが積層されることが好ましい。また、磁路部材は、磁路を形成する方向に複数のスリットが設けられた磁性体であることが好ましい。また、磁路部材の各スリットが非磁性体で充填されることが好ましい。
また、本発明に係るボンディング装置において、左右固定子側磁気発生素子又は可動子側磁気発生素子が交流駆動されることが好ましい。また、本発明に係るボンディング装置において、可動子側磁気発生素子は永久磁石であり、左右固定子側磁気発生素子は電磁石であることが好ましい。また、電磁石はコアを有していることが好ましい。
また、本発明に係るボンディング装置において、可動子側磁気発生素子は、回転体周りに円周状に複数配置される永久磁石列であり、左右固定子側磁気発生素子は、直進軸方向に配置される2列の電磁石であることが好ましい。
また、本発明に係るボンディング装置において、可動子側磁気発生素子は、一方軸方向に配置される2列の永久磁石列であり、左右固定子側磁気発生素子は、他方軸方向に配置される2列の電磁石であることが好ましい。
また、回転体及び支持キャリアの少なくとも一方は、流体圧支持機構により支持されることが好ましい。また、平面移動体及び支持キャリアの少なくとも一方は、流体圧支持機構により支持されることが好ましい。
また、本発明に係るボンディング装置は、ボンディング対象に対しボンディングを行うボンディングヘッドを含み、所定の直進軸に沿って直進及び回転可能な回転体と、回転体に、円周状に設けられる複数の永久磁石と、回転体を回転自在に支持し、回転体と共に直進軸に沿って移動可能な支持キャリアと、支持キャリアの両外側に直進軸方向に沿って配置される1組の左右コイルと、を備え、左右コイルのそれぞれに電流を流すことによる磁場と永久磁石の磁場との協働作用により、回転体に対し直進と回転とを組み合わせた移動を行わせることを特徴とする。
上記構成の少なくとも1つにより、回転体に可動子側磁気発生素子を設け、回転体を回転自在に支持キャリアで支持し、その外側に固定子側磁気発生素子を配置する。そして支持キャリアには複数の磁路を有する磁路部材を設け、この磁路を介して可動子側磁気発生素子による円周状磁場と、固定子側磁気発生素子による直線状磁場とが協働作用する。つまり磁路部材は、直線状磁場と円周状磁場との間で磁場方向を変換する機能を有し、直線状に移動する磁場を円周状に回転する磁場に変換し、あるいは円周状に回転する磁場を直線状に移動する磁場に変換する。
例えば、回転体に円周状に可動子側磁気発生素子を設け、回転体を回転自在に支持キャリアで支持し、その両外側に左右固定子側磁気発生素子を配置して、左右固定子側磁気発生素子側を駆動する場合で説明する。この場合において、両直線状磁場を同じ方向に同じ移動量で移動するように駆動すれば、磁路部材によって回転体の円周に沿って互いに反対方向に回転する磁場に変換されるので、回転体の可動子側磁気発生素子の円周状磁場との協働作用によって、回転成分のトルクが打ち消され、直進成分の推力が生じ、回転体は直進移動する。
また、両直線状磁場を反対方向に同じ移動量で移動するように駆動すれば、磁路部材によって回転体の円周に沿って互いに同じ方向に回転する磁場に変換されるので、円周状磁場との協働作用によって直進成分の推力が打ち消され、回転成分のトルクが生じ、回転体は回転移動する。
両直線状磁場の移動量が異なれば、回転体は直進軸に沿って直進と回転とを組み合わせた移動を行う。可動子側磁気発生素子側を駆動するときも、その円周状磁場を左右に分けて各々の回転方向と回転移動量の大きさとを組み合わせて駆動することで、同様に回転体に対し直進軸に沿って直進及び回転の移動を行わせることができる。
このようにして、固定子側又は可動子側の磁気発生素子の駆動を制御することで回転体を任意の位置に移動させることができる。かかる移動機構は、回転体、支持キャリア、左右固定子側磁気発生素子等が積層構造となっていないので、駆動の負荷を軽くできる。また、例えば、左右固定子側磁気発生素子によるそれぞれの磁場は、全体があいまって可動子側磁気発生素子による磁場と協働して回転体あるいは支持キャリアに対し推力又はトルクを与えており、一方の固定子側磁気発生素子が働いているときに他方の固定子側磁気発生素子が遊んでいる、又は一方の固定子側磁気発生素子の負荷になる、ということがない。このように、磁場の協働作用についてより効率的な駆動とすることができる。したがって、回転体あるいはそれに搭載されるボンディングヘッドをより高速に任意の位置に移動させることができる。
また、上記構成の少なくとも1つにより、平面移動体に一方軸方向に平行に可動子側磁気発生素子を設け、平面移動体を一方軸方向に案内自在に支持キャリアで支持し、その外側に他方軸方向に平行に固定子側磁気発生素子を配置する。そして支持キャリアには複数の磁路を有する磁路部材を設け、この磁路を介して可動子側磁気発生素子による一方軸方向に平行の両直線状磁場と、固定子側磁気発生素子による他方軸方向に平行の直線状磁場とが協働作用する。
つまり磁路部材は、一方軸方向の直線状磁場と他方軸方向の直線状磁場との間で磁場方向を変換する機能を有し、一方軸方向に直線状に移動する磁場を他方軸方向に直線状に移動する磁場に変換し、あるいは他方軸方向に直線状に移動する磁場を一方軸方向に直線状に移動する磁場に変換する。例えば一方軸と他方軸とが互いに直交する場合には、磁路部材は、磁場の方向を90度変換する機能を有する。
例えば、平面移動体に一方軸方向に平行に上下可動子側磁気発生素子を設け、平面移動体を一方軸方向に案内自在に支持キャリアで支持し、その外側に他方軸方向に平行に固定子側磁気発生素子を配置する場合について説明する。この場合、固定子側磁気発生素子側を駆動する場合において、その他方軸方向の直線状磁場を、平面移動体の一方軸を挟んで上下の直線状磁場に分け、各直線状磁場を同じ方向に同じ移動量で移動するように駆動すれば、磁路部材によって平面移動体を挟んで上下の一方軸方向に沿って互いに反対方向に移動する磁場に変換されるので、平面移動体の上下可動子側磁気発生素子における一方軸方向の両直線状磁場との協働作用によって、一方軸方向成分の推力が打ち消され、他方軸方向成分の推力が生じ、平面移動体は他方軸方向に直進移動する。
また、他方軸方向の上下の両直線状磁場を反対方向に同じ移動量で移動するように駆動すれば、磁路部材によって平面移動体を挟んで上下の一方軸方向に沿って互いに同じ方向に移動する磁場に変換されるので、平面移動体の上下可動子側磁気発生素子における一方軸方向の両直線磁場との協働作用によって他方軸方向の推力が打ち消され、一方軸方向の推力が生じ、平面移動体は一方軸方向に直進移動する。
他方軸方向の上下両直線状磁場の移動量が異なれば、平面移動体は、他方軸方向の直進と、一方軸方向の直進とを組み合わせた所定面内の移動を行う。平面移動体の上下可動子側磁気発生素子側を駆動するときも、各々の移動方向と移動量の大きさとを組み合わせて駆動することで、同様に平面移動体に対し所定面内の移動を行わせることができる。
また、固定子側磁気発生素子を支持キャリアの両外側に設けられ、他方軸方向に平行に配置される1組の左右固定子側磁気発生素子とすることもできる。この場合には、左右固定子側磁気発生素子のそれぞれについて、その他方軸方向の直線状磁場を平面移動体の一方軸を挟んで上下の直線状磁場に分ける。そして、4個の上下直線状磁場の移動をそれぞれ駆動する。例えば、右固定子側磁気発生素子の上側直線状磁場の移動駆動と、左固定子側磁気発生素子の下側直線状磁場の移動駆動とを一組とし、右固定子側磁気発生素子の下側直線状磁場の移動駆動と、左固定子側磁気発生素子の上側直線状磁場の移動駆動とを他の一組として、駆動する。こうすることで、平面移動体の移動範囲を拡大することができる。
このようにして、固定子側又は可動子側の磁気発生素子の駆動を制御することで平面移動体を任意の位置に移動させることができる。かかる移動機構は、平面移動体、支持キャリア、固定子側磁気発生素子等が積層構造となっていないので、駆動の負荷を軽くできる。また、例えば、固定子側磁気発生素子による上下磁場のそれぞれ、あるいは左右固定子側磁気発生素子による各磁場のそれぞれは、全体があいまって可動子側磁気発生素子による磁場と協働して平面移動体あるいは支持キャリアに対し一方軸方向又は他方軸方向の推力を与えており、一方の固定子側磁気発生素子が働いているときに他方の固定子側磁気発生素子が遊んでいる、又は一方の固定子側磁気発生素子の負荷になる、ということがない。このように、磁場の協働作用についてより効率的な駆動とすることができる。したがって、平面移動体あるいはそれに搭載されるボンディングヘッドをより高速に任意の位置に移動させることができる。
また、上記構成の少なくとも1つにより、磁路部材は、複数の磁性体と非磁性体とを互いに積層して構成される。したがって積層加工により複数の磁路を有する磁路部材を得ることができる。また、上記構成の少なくとも1つにより、磁性体のスリット加工により複数の磁路を分離する。したがってスリット加工により任意の磁路形状を容易に得ることができる。また、上記構成の少なくとも1つにより、各スリットに非磁性体が充填される。したがって、各磁路間の分離が十分に行われ、固定子側磁気発生素子による磁場と上下可動子側磁気発生素子による磁場との間の協働作用が効率よく行うことができ、駆動の効率を向上させることができる。
また、上記構成の少なくとも1つにより、左右固定子側磁気発生素子又は可動子側磁気発生素子が交流駆動される。具体的には、一方の磁気発生素子が永久磁石で、他方の磁気発生素子がコイルに通電することで得られる電磁石を用いることができ、コイルを交流駆動することでその電磁石の磁場と永久磁石の磁場とを協働作用させることができる。コイルを固定子側に設けてもよく、可動子側に設けてもよい。また、上記構成の少なくとも1つにより、電磁石をコア付きとする。このことにより、電磁石により発生した磁場を効率よく磁路部材の近傍まで導いて他の磁場と協働作用させることができ、駆動の効率を向上させることができる。
また、上記構成の少なくとも1つにより、固定子側磁気発生素子をコイルとする。したがって、コイルに駆動電流を与え、その発生する磁場の移動方向と移動量の制御等を行う駆動制御部を、固定側に設けることができ、可動側に設けることに比べ、全体の構成が簡単になる。
また、上記構成の少なくとも1つにより、回転体は流体圧支持機構により支持される。これにより、回転体の任意の位置への移動の負荷を軽減でき、より高速な移動を行うことができる。
また、上記構成の少なくとも1つにより、回転体に円周状に複数の永久磁石を設け、回転体を回転自在に支持キャリアで支持し、その両外側に1組の左右コイルを配置する。この構成により、1組の左右コイルによる磁場を直接回転体の永久磁石の磁場と協働作用させることができ、磁路部材を省略して、より簡単な構成とできる。
上記のように、本発明に係るアクチュエータ及びボンディング装置によれば、移動機構をXYテーブル方式やスライド+回転方式のような積層構成でないので、ボンディングヘッド等の対象物をより高速に任意の位置に移動することができる。
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下において、ボンディング装置はワイヤボンダーとして説明するが、ダイボンダー、フェイスダウンボンダー等のボンディング装置であってもよい。
図1は、ワイヤボンダー8の部分図で、特にボンディングヘッド部10を任意の位置に移動させる移動機構の部分を示す図である。図2は、その分解斜視図である。ワイヤボンダー8の移動機構の部分は、ボンディングヘッド部10と、ボンディングヘッド部10を回転自在に支持する支持キャリア30と、支持キャリア30の移動を案内するステージ12及びサイド案内部14とを含み、ステージ12とサイド案内部14にそれぞれ左右コイル部40,42が設けられ、ボンディングヘッド部10には円周状の永久磁石22が設けられる。左右コイル部40,42と永久磁石22との間に磁路部材32が支持キャリア30の上に積み重ねて設けられる。
ステージ12の立ち上がり壁面とそれに向かい合うサイド案内部14の側面とは互いに平行に配置され、特にステージ12の立ち上がり壁面は、図1に示すY軸方向に平行に配置される。このステージ12の立ち上がり壁面とサイド案内部14とで挟まれる平行溝の中にボンディングヘッド部10及び支持キャリア30が移動可能に配置される。サイド案内部14は、図示されていない付勢手段によって適当な圧力で図1の+X軸方向に押し付けられ、これによりボンディングヘッド部10、支持キャリア30、磁路部材32をステージ12の立ち上がり壁面に倣わせて移動するものとすることができる。付勢手段としては適当なバネ等を用いることができる。
左右コイル部40,42は、それぞれの内部に永久磁石22と協働してボンディングヘッド部10を駆動する駆動コイルを備える長手部材である。右コイル部40は、ステージ12の立ち上がり壁面の上面にY軸方向に沿って取り付けられる。また、左コイル部42は、サイド案内部14の上面にその長手方向を合わせて取り付けられる。各コイルには図示されていない駆動制御部により駆動電流が供給される。各コイルにはコアを設け、駆動により発生する磁場を効率よく駆動力発生の場所まで導くことが好ましい。したがって、移動するボンディングヘッド部10に設けられる永久磁石22を可動子側磁気発生素子とすれば、左右コイル部40,42は、いわば固定子側磁気発生素子に対応する。
ボンディングヘッド部10は、円筒状の部材でその円周に沿って永久磁石が設けられる回転体16と、その上に搭載されるボンディング作業のためのボンディングツール18や位置決めカメラ20等から構成される。ボンディングツール18等を搭載したボンディングヘッド部10全体の重心は、回転体16の円筒状の回転中心軸にできるだけ一致させることが好ましい。ボンディングツール18等と永久磁石22との間は、適当な磁気シールドを設けることが好ましい。
回転体16は円筒状の部材で、ボンディングツール18等を搭載し、支持キャリア30及び磁路部材32と共に、ステージ12とサイド案内部14との間の平行溝の間を図1、図2に示すY軸方向に沿って直進でき、かつ回転体16の回転中心軸方向のZ軸周りに回転できる機能を有する部材である。かかる回転体16は、磁路を形成しない部分に関しては非磁性体であることが好ましい。それは、例えば非磁性体金属を機械加工することで得ることができる。また、剛性等に問題がないのであれば、射出成形あるいは機械加工によって円筒形に形作られたプラスチック等でもよい。
回転体16の円周に沿って設けられる永久磁石22は、任意の角度間隔でN極とS極が交互に配置されたものである。かかる永久磁石22は、回転体16に、N極磁石片とS極磁石片を交互に円周に沿って埋め込むことで得ることができる。また、インサートモールド法、アウトサートモールド法等の異色成形技術を用いて、プラスチック円筒部と永久磁石材とを一体成形により得るものとしてもよい。未着磁の永久磁石材を用い、成形後にN極とS極の着磁を行うものとすることもできる。
また、回転体16を磁石材料とし、円周着磁法によって、円周上にN極とS極が任意の角度間隔で交互に配置されるように着磁して、回転体16と一体構造の永久磁石22を得るものとしてもよい。
支持キャリア30は、回転体16の外周を支持する内径部と、ステージ12とサイド案内部14とで構成されるY軸方向の平行溝の幅に適合する幅を有し、回転体16をその回転中心軸まわりに回転自在に支持しつつ、回転体16とともにY軸方向に沿って直進可能な機能を有する部材である。かかる支持キャリア30は、図2に示すように、略半円形の内径側ガイドを有する2つのU字型部材で構成できる。勿論、矩形型部材に回転体16の外径に相当する回転支持穴を有する一体構造部材で構成してもよい。かかる支持キャリア30は、適当な金属材料を加工して得ることができる。また、回転体同様、場合によってはプラスチック材料を用いることも可能である。
磁路部材32は、永久磁石22とコイル部40,42との間に設けられる複数の磁路を有する部材で、永久磁石22により形成される円周状磁場と、コイル部40,42により形成される2つの直線状磁場との間で磁場方向を変換する機能を有する部材である。磁路部材32に設けられる複数の磁路34の様子を図3に示す。図3においては、コイル部40,42により形成される磁場、永久磁石22により形成される磁場について模式的にその位置を示してある。すなわち、右コイル部40によるN極、S極等の磁極の位置44Rと、左コイル部42によるN極、S極等の磁極の位置44Lは、Y軸に沿って平行に形成される。永久磁石22による磁極については、右側のN極、S極等の磁極の位置22Rと、左側のN極、S極等の磁極の位置22Lとが円周状に形成される。1組の磁路部材32を右磁路部材32R、左磁路部材32Lとして、それぞれに設けられる磁路34は、直線状配置の磁極の位置44R,44Lを、円周状に配置される磁極の位置22R,22Lに対応するように、磁極の位置を変換する。
かかる磁路部材32は、磁性材料板を支持キャリア30に貼り付けた後に、機械加工によってスリットを形成することで得ることができる。また、小型のアクチュエータ等に対しては、スリットの形成に機械加工ではなく、パターンエッチング等の方法を用いることも可能であろう。磁性材料板としては、例えば電磁鋼板等を用いることができる。あるいは、所望の複数の磁路部分を含むようにして接続された形状に電磁鋼板をプレス加工等で打ち抜き、それを支持キャリア30と同形の非磁性体のベース部材に貼付け、端部を切り取って所望の分離された複数の磁路34を得るものとしてもよい。分離された磁路34の間は、樹脂等の非磁性体で充填されることが好ましい。
また、磁路部材32を、複数の電磁鋼板と非磁性板の積層体で得ることもできる。例えば、磁路部材32のZ軸方向の高さに相当する高さを有する電磁鋼板と非磁性のスペーサとを交互に積み重ね、これを曲げ成形して電磁鋼板による磁路部分の方向を曲げ、外形を磁路部材32の外形となるように加工する。外形加工は、プラスチック材料でモールドした後に、直線部分や半円形の端面加工を行うものとしてもよい。
かかる磁路部材32は、コイル部40,42を駆動することでY軸方向に直線状に移動する磁場を、回転体16の円周に沿って移動するように磁場の向きを変換し、永久磁石22により形成される複数のSN磁極による磁場と協働作用するようにし、あるいは永久磁石22の回転により円周状に回転する磁場を、コイル部40,42のY軸方向にそって移動するように磁場の向きを変換し、コイル部40,42により形成される直線状配置磁場と協働作用するようにする機能を有する。そしてコイル部により形成される磁場と、永久磁石22により形成される磁場とは、コイル部40,42と磁路部材32との向かい合う面においてY軸方向の推力に関する協働作用を行うことができ、また、永久磁石22と磁路部材32との向かい合う面において円周方向の回転トルクに関する協働作用を行うことができる。
回転体16及び支持キャリア30の底面は平坦に加工され、ステージ12の平坦面との間にエアベアリング等の流体圧支持機構が設けられる。また、支持キャリア30及び磁路部材32の側面は平坦に加工され、ステージ12の平坦面との間にエアベアリング等の流体圧支持機構が設けられる。流体圧支持機構としては、例えば、ステージ12の上面と回転体16の底面との間でエアー吹き出しと真空吸引が行うものとすることができる。これにより、ボンディングヘッド部10はステージ12の平面上を流体圧により支持されながら、次に説明するように図1に示すY軸に沿って直進及び回転し、ボンディングツール18や位置決めカメラ20の先端をXY平面内の任意の位置に移動することができる。
図3には、コイル部40,42を駆動して形成される直線状に移動する磁場と、永久磁石22により形成される円周状の磁場との協働作用により、回転体16が推力あるいは回転トルクを受けて移動する様子も示してある。1組のコイル部42,40により形成される磁極のY軸に沿った直進移動y1,y2の方向、その大きさにより、回転体16は、Y軸に沿った直進Yと、Z軸周りの回転θを組み合わせた移動を行う。図3には、コイル部42,40の磁極位置の直進移動y1,y2について5つの例を示してある。
第1の例は、y1=y2=+aのとき、すなわちコイル部40とコイル部42とが同じ方向に同じ移動量だけそれぞれの磁極位置44R,44Lを直進移動させる場合である。このとき、磁極位置44R,44Lは、複数の磁路34によって回転体16の円周上にその位置が変換されて、コイル部40による+Y方向の磁場の移動は、回転体16の円周の沿って反時計方向に回転移動し、コイル部42による+Y軸方向の磁場の移動は、回転体16の円周に沿って時計方向に回転移動する。したがって、磁路部材32と回転体16との間における協働作用では回転トルクが打ち消され、回転が行われない。これに対し、コイル部40,42と磁路部材32との間における協働作用では同じ+Y方向の推力が生じ、Y軸に沿って+aだけ直進移動が行われる。
第2の例は、y1=y2=−aのとき、すなわち第1の例とは反対方向にコイル部40とコイル部42とが同じ移動量だけそれぞれの磁極位置44R,44Lを直進移動させる場合である。このときも第1の例で説明したと同様に、回転体16においては回転が行われず、Y軸に沿って−aだけ直進移動が行われる。
このように、コイル部40とコイル部42のそれぞれの磁極位置44R,44Lとを同じ方向に同じ移動量だけ直進移動、すなわちそれぞれの磁場を同方向同量移動させることで、回転体16を回転させずに、コイル部40,42による磁場の直進移動と同じ方向に同じ移動量だけY軸方向に前進後退させることができる。
第3の例は、y1=+b、y2=−bのとき、すなわちコイル部40とコイル部42とがそれぞれの磁極位置44R,44Lを、互いに反対方向に絶対値としては同じ移動量だけ直進移動させる場合である。このとき、コイル部40,42と磁路部材32との間における協働作用では推力が打ち消され直進が行われない。一方、磁極位置44R,44Lは、複数の磁路34によって回転体16の円周上にその位置が変換されて、コイル部40による−Y軸方向の磁場の移動は、回転体16の円周に沿って時計方向に回転移動し、コイル部42による磁場も、回転体16の円周に沿って時計方向に回転移動する。したがって、磁路部材32と回転体16との間における協働作用では同じ方向の回転トルクが生じ、回転体16が回転する。その回転角は、磁路部材においてコイル部40,42側の幅と、回転体16側の弧長を等しくしているならば、+b/rである。単位はラジアンであり、rは回転体16の半径である。
第4の例は、y1=−b、y2=+bのとき、すなわち第3の例に対しコイル部40とコイル部42のそれぞれの磁極位置44R,44Lの移動方向を取り替えた場合である。このときも回転体16においては直進が行われず、Z軸周りに(−b/r)ラジアンだけ回転が行われる。
このように、コイル部40とコイル部42のそれぞれの磁極位置44R,44Lを反対方向に同じ移動量だけ直進移動、すなわちそれぞれの磁場を互いに反対方向に同量直進移動させることで、回転体16を直進させずに、コイル部40,42による磁場の移動量に応じた角度だけ正転逆転させることができる。
第5の例は、y1=+a、y2=+bのとき、すなわちコイル部40とコイル部42とがそれぞれの磁極位置を同じ方向に異なる移動量でそれぞれ直進移動させる場合である。この場合の回転体16の運動は、双方の移動量を平均したものに応じた直進と、双方の移動量の差を2で除したものに応じた回転とを行う。コイル部40とコイル部42とがそれぞれの磁極位置44R,44Lを反対方向に絶対値で異なる移動量でそれぞれ直進移動する場合も、回転体16は直進と回転とを組み合わせた移動を行う。
このように、1組のコイル部40,42についてそれぞれの磁場を直進方向に移動するように駆動し、磁路部材32を介して永久磁石22の円周状の磁場と協働作用させることで、回転体16に対し、Y軸に沿った直進Yと、Z軸周りの回転θを組み合わせた移動を行わせることができる。
かかる構成のワイヤボンダー8におけるボンディングヘッド部10の移動機構の作用について説明する。ワイヤボンダー8においてワイヤボンディング作業を行うには、所定のボンディングプログラムを起動する。そしてプログラムの手順に従い、例えばチップがダイボンディングされている基板等を供給し、所定の位置に保持する。次に位置決めカメラ20等の手段を用い、ボンディングを行うチップのボンディングパッドの位置を検出し、その位置にボンディングツール18の先端を位置決めする。この位置決めのときに、ボンディングヘッド部10の移動機構が用いられる。具体的には、位置決めカメラ20により検出されたデータ等に基づき、ボンディングツール18を当初の位置からどの位置に移動すべきかの移動量(ΔX,ΔY)を求め、その移動量に対応する回転体16の直進量Yと回転量θを求める。そして、図3で説明した関係に基づき、直進量Yと回転量θの移動のために必要な右コイル部40により形成される磁場の直進移動量y1、左コイル部42により形成される磁場の直進移動量y2を算出する。これらの算出には適当な換算プログラムを用いることができる。
図3で説明したように、1組のコイル部40,42についてそれぞれの磁場を直進方向に移動するように駆動し、磁路部材32を介して永久磁石22の円周状の磁場と協働作用させると、回転体16はY軸に沿った直進Yと、Z軸周りの回転θを組み合わせた移動を行う。その結果、回転体16に搭載されたボンディングツール18の先端は、直線と円弧を組み合わせた軌跡でXY平面内を移動する。この軌跡は、回転体16の半径rと、回転体16の回転中心に対するボンディングツール18の先端との位置関係等に基づき、左右コイル部42,40におけるそれぞれの磁場の直進移動量y1,y2とに関係付けることができる。したがって、ボンディングツール18の移動量(ΔX,ΔY)と、左右コイル部42,40におけるそれぞれの磁場の直進移動量(y1,y2)とを関係付け、これを適当なプログラムとすれば、(ΔX,ΔY)を与えて必要な(y1,y2)を得ることができる。得られた左右コイル部42,40におけるそれぞれの磁場の直進移動量(y1,y2)に基づき、左右コイル部40,42の駆動電流等の駆動条件を定める。
こうして得られる駆動条件に従って左右コイル部40,42を駆動すれば、それにより左コイル部42による磁場はy1移動し、右コイル部40による磁場はy2移動する。そして磁路部材32により磁路の方向が回転体16の円周方向に変換され、永久磁石22の円周方向に配置された磁場と協働作用し、回転体16は所定の直進Yと回転θを行う。このとき、ボンディングヘッド部10全体の重心を回転体16の回転中心とほぼ一致する構成とすれば、協働作用により生ずる駆動力をボンディングヘッド部10全体の重心に効率よく伝達することができる。こうして左右コイル部40,42による各磁極の磁場全体と永久磁石22による各磁極の磁場全体との協働作用により、効率よく高速に、ボンディングツール18の先端は(ΔX,ΔY)だけ移動し、所望の位置に移動する。
上記において、回転体16に円周状に永久磁石22を設け、その外側に左右コイル部40,42を設けるものとしたが、回転体16にコイルを設け、その外側に2列の永久磁石を設けるものとしてもよい。この場合には、図3における永久磁石の右側の磁極位置22Rと左側の磁極位置22Lに対応して左右コイルを設けるものとし、右コイル部の磁極位置44Rと左コイル部の磁極位置44Lに対応して左右永久磁石を設けるものとすればよい。
図1−図3の実施の形態では、磁路部材32を介して左右コイル部40,42による磁場と永久磁石22による磁場との協働作用を行うものとしたが、左右コイル部と永久磁石部とをより近接させ、左右コイル部の磁場と永久磁石の磁場とを直接協働作用するものとすることができる。図4は、そのような構成のワイヤボンダー108のボンディングヘッド部110についての移動機構の部分を示す図であり、図5はその分解斜視図である。図1と同様の要素には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。この実施の形態ではボンディングヘッド部110と支持キャリア130のみが図1の構成と異なっており、磁路部材は設けられていない。
ボンディングヘッド部110の回転体116は、直径の大きな円板部124と、直径の小さな軸部126とからなり、永久磁石122は、円板部124の軸部126から張出した円周部に設けられる。支持キャリア130は、回転体116の軸部126を回転自在に支持する。そして、円板部124の張出して永久磁石が設けられる円周部の直径は、左右コイル部40,42の上面を覆う程度に設定される。
したがって、図1のような磁路部材を用いなくても、左右コイル部40,42による磁場と、永久磁石122による磁場とは、直接協働作用を行うことができ、上述の説明と同様に、1組のコイル部40,42についてそれぞれの磁場を直進方向に移動するように駆動し、永久磁石122の円周状の磁場と直接協働作用させることで、回転体116に対し、Y軸に沿った直進Yと、Z軸周りの回転θを組み合わせた移動を行わせることができる。
上記において、回転体を所定の直進軸に沿って直進及び回転可能に駆動するアクチュエータ部分をボンディング装置に用いるものとして説明したが、このアクチュエータ部分をボンディング装置以外の移動装置や位置決め装置に用いるものとしてもよい。また、磁路部材における磁路は、図3に説明したように、回転体に対し対称に両側に配置し、したがって1組の固定子側磁気発生素子は磁路部材の両外側に配置される左右コイル部としたが、1組の固定子側磁気発生素子を、共に磁路部材の同じ片側に配置されるものとしてもよい。例えば、磁路部材における磁路を立体的に折り返す構成にすることにより、回転体に設けられる1組の可動子側磁気発生素子の磁場と、磁路部材の同じ片側に配置される1組の固定子側磁気発生素子の磁場とを、協働させることができる。
図1−図3において磁路部材は、直線状の磁極配置を円周状の磁極配置に変換し、左右コイルによる磁場の直進移動を円周状移動に変換するのに用いられる。磁路部材の磁路のパターンを工夫することで、直線状の磁極配置を他の軸方向に沿った直線状の磁極配置に変換することができる。図6は、Y軸方向の磁極配置を、X軸方向の磁極配置に変換する磁路234を有する磁路部材232を用いた移動機構の様子を示す図である。
かかる移動機構において、磁路部材232と同形の支持キャリアにX軸方向の案内溝233を設け、その中に案内溝233に案内される平面移動体216を配置する。平面移動体216には、X軸方向に沿った両側に永久磁石222を平行に2列設ける。これに上記の磁路部材232を用いることで、以下に示すように、左右コイル部40,42による磁場のY軸方向の運動を、X軸方向の磁場の運動に変換でき、平面移動体216の永久磁石222の磁場との協働作用により、平面移動体216に対しX軸方向の移動とY軸方向の移動とを組み合わせたXY平面内の移動を行わせることができる。また、平面移動体216にボンディングツール等を搭載し、ボンディング装置に用いることができる。
図6に示す例では、左右コイル部40,42の磁極位置の制御について、平面移動体216の位置を基準に上下にそれぞれ分けて行う。図6に示すように、右コイル部40の磁極位置を右上と右下に分け、左コイル部の磁極位置を左上と左下に分け、それぞれ磁極位置244RU,244RD,244LU,244LDとする。また、平面移動体216の永久磁石の磁極位置を、+Y方向の上辺に沿って配置されるものと、−Y方向の下辺に沿って配置されるものとに分け、それぞれ磁極位置222U,222Dとする。そして、磁極位置244RUの移動をyRU、磁極位置244RDの移動をyRD、磁極位置244LUの移動をyLU、磁極位置244LDの移動をyLDとする。
図6には、コイル部40,42によるY軸方向の直線状磁場と、永久磁石222によるX軸方向の直線状の磁場との協働作用により、平面移動体216がY方向の推力あるいはX方向の推力を受けて移動する様子を説明する図である。1組のコイル部40,42により形成される磁極のY軸に沿った直進移動yRU,yRD,yLU,yLDの方向、その大きさにより、平面移動体216は、Y軸に沿った直進Yと、X軸に沿った直進Xとを組み合わせた移動を行う。図6には、それぞれの磁極位置の直進移動yRU,yRD,yLU,yLDについて5つの例を示してある。
第1の例は、yRU=yRD=yLU=yLD=+aのとき、すなわち左右コイル部40,42をそれぞれ上半分、下半分に分けた4種の磁極位置244RU,244RD,244LU,244LDを、すべて+Y方向に同じ移動量だけ直進移動させる場合である。例えば右コイル部40について説明すると、磁極位置244RUは、複数の磁路234RUによって平面移動体216の上辺に沿うようにその位置が変換され、右コイル部40の上半分による+Y方向の磁場の移動が、平面移動体216の−X方向に沿った磁場の移動に変換される。一方磁極位置244RDは、複数の磁路234RDによって平面移動体216の下辺に沿ってその位置が変換され、右コイル部40の下半分による+Y軸方向の磁場の移動が、平面移動体216の+X方向に沿った磁場の移動に変換される。
つまり、磁極位置244RUの移動と磁極位置244RDの移動は、平面移動体216に対し、X方向に互いに反対方向の磁場の動きに変換される。同様に、左コイル部42についても、磁極位置244LUの移動と磁極位置244LDの移動は、平面移動体216に対し、X方向に互いに反対方向の磁場の動きに変換される。したがって、磁路部材232と平面移動体216との間における協働作用では、X方向の推力が打ち消され、X軸に沿った移動は行われない。これに対し、左右コイル部40,42と磁路部材32との間における協働作用では、それぞれ同じ+Y方向の推力が生じ、Y軸に沿って+aだけ直進移動が行われる。このときは、平面移動体216と、磁路部材232及びこれと同形の支持キャリアとが共に移動する。
第2の例は、yRU=yRD=yLU=yLD=−aのとき、すなわち第1の例とは反対方向の−Y方向に、4種の磁極位置244RU,244RD,244LU,244LDを、すべて同じ移動量だけそれぞれ直進移動させる場合である。このときも第1の例で説明したと同様に、平面移動体216においてはX方向の移動が行われず、Y軸に沿って−aだけ直進移動が行われる。
このように、左右コイル部40,42をそれぞれ上半分、下半分に分けた4種の磁極位置244RU,244RD,244LU,244LDを、同じ方向に同じ移動量だけ直進移動、すなわちそれぞれの磁場を同方向同量移動させることで、平面移動体216をX方向に移動させずに、各磁極位置244RU,244RD,244LU,244LDによる磁場の直進移動と同じ方向に同じ移動量だけY軸方向に前進後退させることができる。
第3の例は、yRU=yLD=−b、yRD=yLU=+bのとき、すなわち右コイル部40の上半分の磁極位置244RUと左コイル部42の下半分の磁極位置244LDとを−Y方向に、右コイル部40の下半分の磁極位置244RDと左コイル部42の上半分の磁極位置244LUとを+Y方向に、それぞれ同じ移動量だけ直進移動させる場合である。例えば、右コイル部40について説明すると、磁極位置244RUは、複数の磁路234RUによって平面移動体216の上辺に沿うようにその位置が変換され、右コイル部40の上半分による−Y方向の磁場の移動が、平面移動体216の+X方向に沿った磁場の移動に変換される。一方磁極位置244RDは、複数の磁路234RDによって平面移動体216の下辺に沿ってその位置が変換され、左コイル部42の下半分による+Y軸方向の磁場の移動が、平面移動体216の+X方向に沿った磁場の移動に変換される。
つまり、磁極位置244RUの移動と磁極位置244RDの移動は、平面移動体216に対し、X方向に互いに同じ方向の磁場の動きに変換される。同様に、左コイル部42においても、磁極位置244LUの移動と磁極位置244LDの移動は、平面移動体216に対し、X方向に互いに同じ方向の磁場の動きに変換される。したがって、磁路部材232と平面移動体216との間における協働作用では、X方向の推力が生じ、平面移動体216はX軸方向に移動する。その移動量は、磁路部材232において、コイル部42側の幅と、平面移動体216側の幅を等しくしているならば、+bである。これに対し、左右コイル部40,42と磁路部材32との間における協働作用では、それぞれY方向の推力が打ち消し合い、Y軸に沿った移動は行われない。このときは平面移動体216のみ案内溝233の中で移動し、磁路部材232及びこれと同形の支持キャリアは移動しない。
第4の例は、yRU=yLD=+b、yRD=yLU=−bのとき、すなわち第3の例に対しそれぞれの磁極位置の移動方向を逆にした場合である。このときも第3の例で説明したと同様に、平面移動体216においてはY方向の移動が行われず、X軸に沿って−bだけ直進移動が行われる。
このように、右コイル部40の上半分の磁極位置244RUと左コイル部42の下半分の磁極位置244LDとを一組とし、右コイル部40の下半分の磁極位置244RDと左コイル部42の上半分の磁極位置244LUとを他の一組として、それぞれの組を互いに反対方向に同じ移動量だけ直進移動、すなわちそれぞれの磁場を反対方向同量移動させることで、平面移動体216をY方向に移動させず、右コイル部40の下半分の磁極位置244RDあるいは左コイル部42の上半分の磁極位置244LUの移動量に応じた移動量だけX軸方向に前進後退させることができる。
第5の例は、yRU=yLD=+b、yRD=yLU=+aのとき、すなわち右コイル部40の上半分の磁極位置244RUと左コイル部42の下半分の磁極位置244LDとを一組とし、右コイル部40の下半分の磁極位置244RDと左コイル部42の上半分の磁極位置244LUとを他の一組として、同じ方向に異なる移動量でそれぞれ直進移動させる場合である。この場合の平面移動体216の移動は、双方の移動量を平均したものに応じたY軸に沿った直進と、双方の移動量の差を2で除したものに応じたX軸に沿った直進とを組み合わせたものとなる。お互いの移動方向を異ならせても、同様にして、Y軸に沿った直進とX軸に沿った直進とを組み合わせた移動となる。
図6に示す例では、左右コイル部40,42の磁極位置の制御について、平面移動体216の位置を基準に上下にそれぞれ分けて行うものとしたが、右コイル部40の磁極位置244RUと244RD、あるいは左コイル部42の磁極位置244LUと244LDのみを用いても同様な動作を行わせることができる。例えば、第1の例において、yRU=yRD=+aとし、yLUとyLDについては駆動を行わないものとしても、磁路部材232と平面移動体216との間における協働作用では、X方向の推力が打ち消され、X軸に沿った移動は行われず、右コイル部40と磁路部材32との間における協働作用では+Y方向の推力が生じるので、平面移動体216はY軸に沿って+aだけ直進移動する。第2の例以下でも同様である。このように、右コイル部40又は左コイル部42の一方の駆動だけを用いて、平面移動体216をXY平面の任意の場所に移動するものとすることができる。
右コイル部40又は左コイル部42の一方の駆動だけで平面移動体216をXY平面の任意の場所に移動する場合に比較すると、図6のように左右コイル部40,42を用い、それぞれの磁極位置を平面移動体216の位置に対し上下に分けて駆動することで、平面移動体216の移動範囲を拡大することができる。
図6に示す実施の形態は、左右コイル部40,42による磁場の直進移動の方向と大きさを制御することで、平面移動体216をX軸に沿った移動とY軸に沿った移動の組み合わせに変換できる。したがって、図1−図3に示す実施の形態における直線と円弧とを組み合わせた座標変換を行うことなく、XY座標系による駆動を行うことができ、駆動制御がより簡単になる。
また、上記において、磁路部材は、磁路の方向を90度変換するものとしたが、任意の角度に変換するものとしてもよい。
上記における移動機構は、平面移動体をXY平面の任意の場所に移動可能に駆動するアクチュエータ部分としてボンディング装置に用いることができる。また、このアクチュエータ部分をボンディング装置以外の移動装置や位置決め装置に用いるものとしてもよい。また、磁路部材における磁路は、図6に説明したように、Y軸に対し対称に両側に配置し、したがって1組の固定子側磁気発生素子は磁路部材の両外側に配置される左右コイル部としたが、1組の固定子側磁気発生素子を、共に磁路部材の同じ片側に配置されるものとしてもよい。例えば、磁路部材における磁路を立体的に折り返す構成にすることにより、平面移動体に設けられる1組の可動子側磁気発生素子の磁場と、磁路部材の同じ片側に配置される1組の固定子側磁気発生素子の磁場とを、協働させることができる。
8,108 ワイヤボンダー、10,110 ボンディングヘッド部、12 ステージ、14 サイド案内部、16,116 回転体、18 ボンディングツール、20 カメラ、22R,22L,44L,44R,222U,222D,244LU,244LD,244RU,244RD 磁極位置、22,122,222 永久磁石、30,130 支持キャリア、32,32L,32R,232 磁路部材、34,234LU,234LD,234RU,234RD 磁路、40,42 (左右)コイル部、124 円板部、126 軸部、216 平面移動体、233 案内溝。
Claims (16)
- 所定の直進軸に沿って直進及び回転可能な回転体と、
回転体に設けられる可動子側磁気発生素子と、
回転体を回転自在に支持し、回転体と共に直進軸に沿って移動可能な支持キャリアと、
支持キャリアの外側に直進軸方向に沿って配置される固定子側磁気発生素子と、
支持キャリアに設けられ、可動子側磁気発生素子による円周状磁場と、固定子側磁気発生素子の直線状磁場との間に設けられる複数の磁路を有する磁路部材と、
を備え、可動子側磁気発生素子による磁場と固定子側磁気発生素子による磁場との協働作用により、回転体に対し直進と回転とを組み合わせた移動を行わせることを特徴とするアクチュエータ。 - 所定の面内で移動可能な平面移動体と、
平面移動体に、所定面内の一方軸方向に沿って設けられる可動子側磁気発生素子と、
平面移動体を一方軸方向に案内する案内部を有し、平面移動体の移動を案内しつつ平面移動体と共に他方軸方向に移動可能な支持キャリアと、
支持キャリアの外側に設けられ、所定面内の他方軸方向に配置される固定子側磁気発生素子と、
支持キャリアに設けられ、可動子側磁気発生素子の一方軸方向配置の磁場と、固定子側磁気発生素子の他方軸方向配置の磁場との間に設けられる複数の磁路を有する磁路部材と、
を備え、固定子側磁気発生素子による磁場と可動子側磁気発生素子による磁場との協働作用により、平面移動体に対し所定面内の移動を行わせることを特徴とするアクチュエータ。 - ボンディング対象に対しボンディングを行うボンディングヘッドを含み、所定の直進軸に沿って直進及び回転可能な回転体と、
回転体に、円周状に設けられる可動子側磁気発生素子と、
回転体を回転自在に支持し、回転体と共に直進軸に沿って移動可能な支持キャリアと、
支持キャリアの両外側に直進軸方向に沿って配置される1組の左右固定子側磁気発生素子と、
支持キャリアに設けられ、可動子側磁気発生素子による円周状磁場と、左右固定子側磁気発生素子のそれぞれの直線状磁場との間に設けられる複数の磁路を有する磁路部材と、
を備え、可動子側磁気発生素子による磁場と左右固定子側磁気発生素子による磁場との協働作用により、回転体に対し直進と回転とを組み合わせた移動を行わせることを特徴とするボンディング装置。 - ボンディング対象に対しボンディングを行うボンディングヘッドを含み、所定の面内で移動可能な平面移動体と、
平面移動体に、所定面内の一方軸方向に沿って平行に設けられる1組の上下可動子側磁気発生素子と、
平面移動体を一方軸方向に案内する案内部を有し、平面移動体の移動を案内しつつ平面移動体と共に他方軸方向に移動可能な支持キャリアと、
支持キャリアの外側に設けられ、所定面内の他方軸方向に配置される固定子側磁気発生素子と、
支持キャリアに設けられ、上下可動子側磁気発生素子のそれぞれの一方軸方向配置の磁場と、固定子側磁気発生素子の他方軸方向配置の磁場との間に設けられる複数の磁路を有する磁路部材と、
を備え、固定子側磁気発生素子による磁場と上下可動子側磁気発生素子による磁場との協働作用により、平面移動体に対し所定面内の移動を行わせることを特徴とするボンディング装置。 - 請求項4に記載のボンディング装置において、
固定子側磁気発生素子は、他方軸方向に平行に配置される1組の左右固定子側磁気発生素子であることを特徴とするボンディング装置。 - 請求項3乃至請求項5のいずれか1に記載のボンディング装置において、
磁路部材は、磁路を形成する複数の磁性体と、磁路を分離する複数の非磁性体とが積層されることを特徴とするボンディング装置。 - 請求項3乃至請求項5のいずれか1に記載のボンディング装置において、
磁路部材は、磁路を形成する方向に複数のスリットが設けられた磁性体であることを特徴とするボンディング装置。 - 請求項7に記載のボンディング装置において、各スリットが非磁性体で充填されることを特徴とするボンディング装置。
- 請求項3乃至請求項5のいずれか1に記載のボンディング装置において、
左右固定子側磁気発生素子又は可動子側磁気発生素子が交流駆動されることを特徴とするボンディング装置。 - 請求項9に記載のボンディング装置において、
可動子側磁気発生素子は永久磁石であり、左右固定子側磁気発生素子は電磁石であることを特徴とするボンディング装置。 - 請求項10に記載のボンディング装置において、電磁石はコアを有していることを特徴とするボンディング装置。
- 請求項3に記載のボンディング装置において、
可動子側磁気発生素子は、回転体周りに円周状に複数配置される永久磁石列であり、
左右固定子側磁気発生素子は、直進軸方向に配置される2列の電磁石であることを特徴とするボンディング装置。 - 請求項5に記載のボンディング装置において、
可動子側磁気発生素子は、一方軸方向に配置される2列の永久磁石列であり、
左右固定子側磁気発生素子は、他方軸方向に配置される2列の電磁石であることを特徴とするボンディング装置。 - 請求項3に記載のボンディング装置において、
回転体及び支持キャリアの少なくとも一方は、流体圧支持機構により支持されることを特徴とするボンディング装置。 - 請求項4又は請求項5に記載のボンディング装置において、
平面移動体及び支持キャリアの少なくとも一方は、流体圧支持機構により支持されることを特徴とするボンディング装置。 - ボンディング対象に対しボンディングを行うボンディングヘッドを含み、所定の直進軸に沿って直進及び回転可能な回転体と、
回転体に、円周状に設けられる複数の永久磁石と、
回転体を回転自在に支持し、回転体と共に直進軸に沿って移動可能な支持キャリアと、
支持キャリアの両外側に直進軸方向に沿って配置される1組の左右コイルと、
を備え、左右コイルのそれぞれに電流を流すことによる磁場と永久磁石の磁場との協働作用により、回転体に対し直進と回転とを組み合わせた移動を行わせることを特徴とするボンディング装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004020435A JP2005218203A (ja) | 2004-01-28 | 2004-01-28 | アクチュエータ及びボンディング装置 |
US11/044,520 US7312541B2 (en) | 2004-01-28 | 2005-01-27 | Actuator and bonding apparatus |
US11/588,812 US7265461B2 (en) | 2004-01-28 | 2006-10-27 | Actuator and bonding apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004020435A JP2005218203A (ja) | 2004-01-28 | 2004-01-28 | アクチュエータ及びボンディング装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005218203A true JP2005218203A (ja) | 2005-08-11 |
Family
ID=34857603
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004020435A Pending JP2005218203A (ja) | 2004-01-28 | 2004-01-28 | アクチュエータ及びボンディング装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US7312541B2 (ja) |
JP (1) | JP2005218203A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018019273A1 (zh) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | 清华大学 | 一种基于电磁感应原理的pcb集成的导线磁场取能装置 |
WO2019151340A1 (ja) * | 2018-01-30 | 2019-08-08 | 株式会社新川 | アクチュエータ及びワイヤボンディング装置 |
CN112441389A (zh) * | 2019-09-03 | 2021-03-05 | 佳能株式会社 | 加工系统和物品制造方法 |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101052493A (zh) * | 2004-09-22 | 2007-10-10 | 库利克和索夫工业公司 | 用于引线接合机接合头的运动控制装置 |
US8387851B1 (en) * | 2012-05-04 | 2013-03-05 | Asm Technology Singapore Pte. Ltd. | Apparatus for aligning a bonding tool of a die bonder |
JP6409033B2 (ja) * | 2016-08-10 | 2018-10-17 | 株式会社カイジョー | ボンディング方法 |
CN107196422B (zh) * | 2017-06-27 | 2021-02-23 | 清华大学 | 基于电磁感应原理的非线性谐振式磁场能量采集装置 |
CN115156748A (zh) * | 2022-06-25 | 2022-10-11 | 江西顺群电子科技有限公司 | 一种网络变压器线圈的焊接装置 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4289181A (en) * | 1979-04-04 | 1981-09-15 | The Lamson & Sessions Co. | Fastener |
US4286181A (en) * | 1979-07-12 | 1981-08-25 | International Business Machines Corporation | Stepping motor for rotary device |
US6286749B1 (en) * | 1998-01-23 | 2001-09-11 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | Apparatus for moving a bonding head of a wire bonder in X, Y and Z axial directions |
JP2000133995A (ja) * | 1998-10-27 | 2000-05-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 部品装着方法とその装置 |
SG92747A1 (en) * | 1999-11-02 | 2002-11-19 | Esec Trading Sa | Bonhead for a wire bonder |
EP1216787B1 (de) * | 2000-12-21 | 2004-08-18 | Liechti Engineering AG | Positioniervorrichtung |
JP4021158B2 (ja) | 2001-04-27 | 2007-12-12 | 株式会社新川 | 半導体製造装置におけるxyテーブル |
-
2004
- 2004-01-28 JP JP2004020435A patent/JP2005218203A/ja active Pending
-
2005
- 2005-01-27 US US11/044,520 patent/US7312541B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-10-27 US US11/588,812 patent/US7265461B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018019273A1 (zh) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | 清华大学 | 一种基于电磁感应原理的pcb集成的导线磁场取能装置 |
WO2019151340A1 (ja) * | 2018-01-30 | 2019-08-08 | 株式会社新川 | アクチュエータ及びワイヤボンディング装置 |
KR20200103820A (ko) * | 2018-01-30 | 2020-09-02 | 가부시키가이샤 신가와 | 액추에이터 및 와이어 본딩 장치 |
JPWO2019151340A1 (ja) * | 2018-01-30 | 2021-01-07 | 株式会社新川 | アクチュエータ及びワイヤボンディング装置 |
JP7002148B2 (ja) | 2018-01-30 | 2022-01-20 | 株式会社新川 | アクチュエータ及びワイヤボンディング装置 |
KR102420211B1 (ko) | 2018-01-30 | 2022-07-13 | 가부시키가이샤 신가와 | 액추에이터 및 와이어 본딩 장치 |
CN112441389A (zh) * | 2019-09-03 | 2021-03-05 | 佳能株式会社 | 加工系统和物品制造方法 |
JP2021038068A (ja) * | 2019-09-03 | 2021-03-11 | キヤノン株式会社 | 加工システム、および物品の製造方法 |
JP7410615B2 (ja) | 2019-09-03 | 2024-01-10 | キヤノン株式会社 | 加工システム、および物品の製造方法 |
US11926485B2 (en) | 2019-09-03 | 2024-03-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Processing system and article manufacturing method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20050184600A1 (en) | 2005-08-25 |
US20070040455A1 (en) | 2007-02-22 |
US7312541B2 (en) | 2007-12-25 |
US7265461B2 (en) | 2007-09-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101270048B1 (ko) | 부상력 및 횡단력 성능을 갖는 무철심형 자기 선형 모터 | |
JP3945148B2 (ja) | Xyテーブル及びxyzテーブル | |
EP1542345B1 (en) | Small-size direct-acting actuator and corresponding forming method | |
US7265461B2 (en) | Actuator and bonding apparatus | |
JP5387570B2 (ja) | 多自由度アクチュエータおよびステージ装置 | |
JP7076201B2 (ja) | 多自由度電磁機械及びその制御方法 | |
JP5575802B2 (ja) | 一体式ステージ位置決めシステム及び方法 | |
JP2009060782A (ja) | 機械装置の平面ステージ移動装置 | |
JP2007215264A (ja) | アクチュエータ及び平面モータ及び平面移動装置 | |
JP7018715B2 (ja) | 多自由度電磁機械及びこれを制御する方法 | |
WO2004059821A1 (ja) | 駆動装置 | |
JP2010161838A (ja) | リニアモータ及びリニア移動ステージ装置 | |
JP4581641B2 (ja) | 平面ステージ | |
WO2019176507A1 (ja) | 平面モータ | |
JP2879934B2 (ja) | ステージ装置 | |
US8546981B2 (en) | Actuator | |
JP2012205364A (ja) | 位置決め装置 | |
JP2012191817A (ja) | 電磁アクチュエータ | |
JP5470990B2 (ja) | 多自由度アクチュエータ | |
JP2005218202A (ja) | アクチュエータ及びボンディング装置 | |
JP2007174758A (ja) | 円筒形リニアモータ | |
JP2019115134A (ja) | 平面モータ | |
JP2007074877A (ja) | Xy位置決め装置 | |
WO2001076047A2 (en) | Variable reluctance motor | |
JP2001025228A (ja) | リニアモータ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060221 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090915 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100202 |