JP2018189574A

JP2018189574A - 駆動装置

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Publication number: JP2018189574A
Application number: JP2017093780A
Authority: JP
Inventors: 世傑徐; Seiketsu Jo; 矢野　健; Takeshi Yano; 健矢野; 昭雄矢野; Akio Yano; 和夫八鍬; Kazuo Yakuwa; 弘明青島; Hiroaki Aoshima
Original assignee: Tokyo Weld Co Ltd; Mechano Transformer Corp
Current assignee: Tokyo Weld Co Ltd; Mechano Transformer Corp
Priority date: 2017-05-10
Filing date: 2017-05-10
Publication date: 2018-11-29
Anticipated expiration: 2037-05-10
Also published as: JP6892650B2

Abstract

【課題】高速動作が可能な圧電素子を用いて電子部品の処理に用いる作用子を実用的なストロークで駆動させることができ、圧電素子の熱膨張やクリープによる作用子の位置ずれを抑制することができる駆動装置を提供する。【解決手段】作用子６０を駆動する駆動装置１は、同じ方向に伸縮変位するように並列に配置された第１および第２の圧電素子２、３と、これらの変位を拡大し、拡大された変位を出力する変位拡大機構１０と、第１および第２の圧電素子２、３を伸縮駆動させる駆動部３０とを備える。変位拡大機構１０は、第１および第２の圧電素子２、３の一端を固定する固定部材１１と、第１および第２のアーム１６、１９とを有し、駆動部３０は、第１および第２の圧電素子２、３が互いに反対方向に繰り返し変位するように電圧を印加し、第１および第２のアーム１６、１９が同方向にほぼ同一量の変位で揺動して、作用子６０に拡大された繰り返し変位が与えられる。【選択図】図１

Description

本発明は、チップ状の電子部品を処理する電子部品処理装置において電子部品の処理に用いる作用子を駆動する駆動装置に関する。

チップ状の電子部品は、テーピング装置によりテーピングされ、テープから基板上に実装されるが、テーピング装置においては、テーピング前の電子部品の特性が測定され、その後、電子部品のテーピングが行われる。

テーピング装置において用いられる、電気部品の特性を測定する測定装置としては、測定プローブを駆動装置により駆動させて、ターンテーブルにより順次に搬送されてくるチップ状の電子部品に接触させることにより電気特性を測定するものが用いられている。測定プローブを駆動させる駆動装置としては、揺動可能に設けられた揺動アームに測定プローブを保持し、電磁コイルを有する駆動機構により揺動アームを揺動させて、測定プローブを測定位置と退避位置との間で移動させるものが知られている（例えば特許文献１、２）。

また、測定装置として、他に、測定プローブを固定し、吸着ノズルに電子部品を吸着させ、電子部品を吸着した吸着ノズルを、電磁コイルを有する駆動装置で駆動して電子部品の電極を測定プローブに接触させるタイプのものも用いられている（例えば特許文献３）。

さらに、テーピング装置において、電子部品をテーピングする際に、吸着ノズルに電子部品を吸着させ、電磁コイルを有する駆動装置で吸着ノズルを駆動して電子部品をテープに挿入する装置も知られている（例えば特許文献４）。

このように、テーピング装置においては、電磁コイルにより作用子を駆動する駆動装置が多用されているが、このような駆動装置は高速化が要求されており、従来の電磁コイルを用いた駆動装置では、高速化も限界に達している。

このような高速化に対応した駆動装置として、積層型の圧電素子を用いた圧電アクチュエータを用いて作用子としてのプローブを圧電素子の変位方向に進退移動させるものが提案されている（例えば、特許文献５）。

特開２００１−２４９１６７号公報特開２００１−２４９１６７号公報特開２００２−２８６７９６号公報特開平９−２９８３９８号公報特開２００９−２２９２４９号公報

しかしながら、圧電素子は、発生する変位が数μｍから数十μｍと極めて小さい。このため、上記特許文献５に示されたように圧電素子の駆動方向に作用子を移動させる場合には、必要なストロークを得るために圧電素子として極めて長いものが必要となり、実用的ではない。

また、周囲の温度に変化があった場合や、圧電素子を高い頻度で駆動して圧電素子自身からの自己発熱によって温度が上昇する場合に、圧電素子の熱膨張により、作用子の初期位置が変化することがある。

また、圧電素子には、ステップ状の電圧や一定の電圧等を印加した後、時間経過とともに、伸び量が安定せず変化してしまうクリープと称する現象が生じる。クリープは、クローズドループ制御の場合は補正することができるが、オープンループ制御では補正することができない。

このように圧電素子の熱膨張やクリープにより作用子の位置がずれると、作用子を高精度で駆動することが困難になる場合がある。

したがって、本発明は、高速動作が可能な圧電素子を用いて電子部品の処理に用いる作用子を実用的なストロークで駆動させることができ、圧電素子の熱膨張やクリープによる作用子の位置ずれを抑制することができる駆動装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、以下の（１）〜（９）を提供する。

（１）チップ状の電子部品を処理する電子部品処理装置において電子部品の処理に用いる作用子を駆動する駆動装置であって、
同じ方向に伸縮変位するように並列に配置され、それぞれ対応する位置に第１の端部および第２の端部を有する第１の圧電素子および第２の圧電素子と、
前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子の変位を拡大し、拡大された変位を出力する変位拡大機構と、
前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子に電圧を印加して、前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子を伸縮駆動させる駆動部と
を備え、
前記変位拡大機構は、
中央に凹部を有するＵ字状をなし、その底部に前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子の前記第１の端部を固定する固定部材と、
前記固定部材の前記凹部を挟んで一方側の側部および前記第１の圧電素子の前記第２の端部に、前記第１の圧電素子の伸縮により前記第１の圧電素子の伸縮方向と直交する方向に揺動可能に接続された第１のアームと、
前記固定部材の前記凹部を挟んで他方側の側部および前記第２の圧電素子の前記第２の端部に、前記第２の圧電素子の伸縮により前記第２の圧電素子の伸縮方向と直交する方向に揺動可能に接続された第２のアームと
を有し、
前記第１のアームと前記第２のアームの先端部に前記作用子が接続され、
前記駆動部は、前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子が互いに反対方向に所定の量で繰り返し変位するように前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子に電圧を印加し、これにより前記第１のアームと前記第２のアームが同方向にほぼ同一量の変位で揺動して、前記作用子に拡大された繰り返し変位が与えられることを特徴とする駆動装置。

（２）前記駆動部は、前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子の第１の端子に、前記駆動部の出力電圧を印加し、前記第１の圧電素子の第２の端子に前記駆動部の最小電圧を印加し、前記第２の圧電素子の前記第２の端子に前記駆動部の最大電圧を印加する駆動回路を有することを特徴とする（１）に記載の駆動装置。

（３）前記第１のアームは、それぞれ可撓性を有するヒンジを介して前記固定部材の前記一方側の側部および前記第１の圧電素子の前記第２の端部に接続され、前記第２のアームはそれぞれ可撓性を有するヒンジを介して前記固定部材の前記他方側の側部および前記第２の圧電素子の前記第２の端部に接続されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の駆動装置。

（４）前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子に対して、それぞれ伸縮方向に圧縮力を与える第１の与圧機構および第２の与圧機構をさらに有することを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載の駆動装置。

（５）前記第１の圧電素子の前記第２の端部には、第１のキャップ部材が取り付けられ、前記第１のアームは、前記第１のキャップ部材と前記ヒンジにより連結され、
前記第２の圧電素子の前記第２の端部には、第２のキャップ部材が取り付けられ、前記第２のアームは、前記第２のキャップ部材と前記ヒンジにより連結されていることを特徴とする（１）から（４）のいずれかに記載の駆動装置。

（６）前記第１のキャップ部材および前記第２のキャップ部材は、それぞれ可撓性を有するヒンジを介して連結部材により連結されていることを特徴とする（５）に記載の駆動装置。

（７）前記電子部品処理装置は、電子部品の特性の測定を行うための測定装置であり、前記作用子は、前記電子部品に接触されて特性を測定するための測定プローブであることを特徴とする（１）から（６）のいずれかに記載の駆動装置。

（８）前記電子部品処理装置は、電子部品の特性の測定を行うための測定装置であり、前記作用子は、前記電子部品を吸着するための吸着ノズルであり、前記吸着ノズルに吸着された電子部品が特性を測定するための測定プローブに接触されることを特徴とする（１）から（６）のいずれかに記載の駆動装置。

（９）前記電子部品処理装置は、電子部品をテーピングする際に電子部品をキャリアテープに挿入する挿入装置であり、前記作用子は、前記電子部品を吸着するための吸着ノズルであり、前記吸着ノズルに吸着された電子部品が前記テープに挿入されることを特徴とする（１）から（６）のいずれかに記載の駆動装置。

本発明によれば、第１の圧電素子と第２の圧電素子とを互いに反対方向に所定の量で変位するように第１の圧電素子および第２の圧電素子に電圧を印加し、第１のアームおよび第２のアームを第１の圧電素子および第２の圧電素子の伸縮方向と直交する同方向にほぼ同一量の変位で揺動させて作用子に拡大した繰り返し変位を与えるので、高速動作が可能な圧電素子を用いて電子部品の処理に用いる作用子を実用的なストロークで駆動させることができ、圧電素子の熱膨張やクリープによる作用子の位置ずれを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る駆動装置の一例を示す側面図である。図１の駆動装置の斜視図である。本発明の一実施形態に係る駆動装置により駆動された測定プローブにより電子部品の電気特性を測定している状態を示す図である。図１の駆動装置において、第１の圧電素子を伸長させ、第２の圧電素子を縮退させた際の拡大された変位の方向を示す図である。図１の駆動装置において、第１の圧電素子を縮退させ、第２の圧電素子を伸長させた際の拡大された変位の方向を示す図である。駆動回路の好適な例を示す図である。圧電素子のクリープを説明するための図である。本発明の他の実施形態に係る駆動装置を示す側面図である。図８の駆動装置を測定装置に適用した状態を示す模式図である。図８の駆動装置をキャリアテープに挿入する挿入装置に適用した状態を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る駆動装置の一例を示す側面図、図２は図１の駆動装置を示す斜視図である。

本実施形態の駆動装置１は、ターンテーブル（図示せず）上を搬送されるチップ状の電子部品の電気特性等を測定するための測定装置において、作用子としての測定プローブ６０を駆動させるものであり、測定装置のベース部材（図示せず）に取り付けられている。

この駆動装置１は、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３と、これらの変位を拡大する変位拡大機構１０と、第１の圧電素子２および第２の圧電素子を駆動する駆動部３０とを有する。

変位拡大機構１０は、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３の一端を固定する固定部材１１を有している。固定部材１１は中央に凹部２４が形成されたＵ字状をなしており、凹部２４を挟んで両側が第１の側部１１ａおよび第２の側部１１ｂ、凹部２４の底が底部１１ｃとなっている。第１の圧電素子２および第２の圧電素子３は、それぞれ第１与圧機構４および第２与圧機構５により予め圧縮力が与えられた状態で凹部２４内に並列に配置されており、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３の基端部（第１の端部）が固定部材１１の底部１１ｃに固定されている。第１の圧電素子２および第２の圧電素子３は、それらの長手方向である図１のＸ方向に伸縮変位するようになっている。固定部材１１は、ボルトにより基材（図示せず）に取り付けられるようになっており、厚さ方向に貫通する複数の取り付け穴２５が設けられている。なお、伸縮変位の縮退動作は、圧電素子が伸びた後に、本来の長さに戻ることを含む。

また、変位拡大機構１０は、さらに、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３の先端部（第２の端部）にそれぞれ設けられた第１のキャップ部材１２および第２のキャップ部材１３と、第１のキャップ部材１２および固定部材１１の第１の側部１１ａの先端部にそれぞれ第１ヒンジ１４および第２ヒンジ１５を介して接続された第１のアーム１６と、第２のキャップ部材１３および固定部材１１の第２の側部１１ｂの先端部にそれぞれ第３ヒンジ１７および第４ヒンジ１８を介して接続された第２のアーム１９と、第１のキャップ部材１２および第２のキャップ部材１３を第５ヒンジ２１および第６ヒンジ２２を介して連結する連結部材２３とを有している。第１のアーム１６および第２のアーム１９は、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３の長手方向に沿って延びており、同じ長さを有している。

第１のアーム１６は、第１ヒンジ１４および第２ヒンジ１５が接続された基端部１６ａと基端部１６ａに着脱自在に取り付けられた長尺状の先端部１６ｂを有している。また、第２のアーム１９も同様に、第３ヒンジ１７および第４ヒンジ１８に接続された基端部１９ａと基端部１９ａに着脱自在に取り付けられた長尺状の先端部１９ｂとを有する。先端部１６ｂおよび１９ｂとしては、必要な変位に応じて種々の長さのものを用いることができる。

なお、第１〜第６ヒンジ１４，１５，１７，１８，２１，２２は、可撓性を有する材料によって形成さている。

第１のアーム１６は、第１の圧電素子２の伸縮変位により、Ｙ方向、すなわちＡ方向およびＢ方向に揺動可能となっている。すなわち、第１のアーム１６は、第１の圧電素子２が伸長した際には、第２ヒンジ１５が支点、第１ヒンジ１４が力点、第１のアーム１６の先端部が作用点となって、第１のアーム１６の先端には、てこの原理により第１の圧電素子２の変位方向であるＸ方向と直交するＹ方向に沿った矢印Ａ方向に拡大した変位が現れる。また、第１の圧電素子２が縮退した際には、同様の原理により、第１のアーム１６の先端部には、矢印Ａと反対の矢印Ｂの方向に拡大された変位が現れる。

一方、第２のアーム１９は、第２の圧電素子３の伸縮変位により、Ｙ方向、すなわちＡ方向およびＢ方向に揺動可能となっている。すなわち、第２のアーム１９は、第２の圧電素子３が伸長した際には、第４ヒンジ１８が支点、第３ヒンジ１７が力点、第２のアーム１９の先端部が作用点となって、第２のアーム１９の先端には、てこの原理により第２の圧電素子３の変位方向と直交する矢印Ｂ方向に拡大した変位が現れる。また、第２の圧電素子３が縮退した際には、同様の原理により、第２のアーム１９の先端部には、矢印Ｂと反対の矢印Ａの方向に拡大された変位が現れる。

このとき、第１のアーム１６と第２のアーム１９は、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３が互いに反対方向に所定量で変位することにより、同じ方向にほぼ同一量の変位で揺動するようになっている。

第１のアーム１６の先端部および第２のアーム１９の先端部には、装着部材６１および６２により、Ｙ方向に延びるように測定プローブ６０が装着されている。

なお、固定部材１１、第１のキャップ部材１２および第２のキャップ部材１３、ヒンジ１４，１５，１７，１８，２１，２２、第１のアーム１６、第２のアーム１９、連結部材２３からなる変位拡大機構１０は、ワイヤカット放電加工等の一体加工手段により作製することができる。また、変位拡大機構１０を構成する材料としては、インバー合金、スーパーインバー合金、ステンレス鋼等、熱膨張が小さく、比較的熱伝導性のよい材料を挙げることができる。

第１の圧電素子２および第２の圧電素子３に反対方向に所定量で変位するように電圧を印加することにより、変位拡大機構１０の第１のアーム１６および第２のアーム１９をＡ方向またはＢ方向の同じ方向にほぼ同じ量変位させることができ、数倍〜数十倍程度に拡大したＹ方向の変位を測定プローブ６０に伝達して、測定プローブ６０を高速で上下動させることができる。

第１の圧電素子２および第２の圧電素子３は、同じ材料からなっており、同じ大きさを有している。これらは、板状（例えば、１０ｍｍ×１０ｍｍ）の圧電体が電極を挟んで複数積層されて全体として直方体（例えば４０ｍｍの長さ）として構成されている。第１の圧電素子２および第２の圧電素子３は、側面に電圧を印加するための電気端子（図示せず）を備えており、この電気端子間に電圧が印加されることにより、伸縮するように構成されている。圧電体を構成する圧電材料としては、圧電効果を有するセラミック材料が用いられ、そのような材料として、典型的にはチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３；ＰＺＴ）を挙げることができる。圧電素子２および３の形状は直方体に限らず、例えば三角柱や六角柱等の多角柱であっても、円柱であってもよい。

第１の与圧機構４および第２の与圧機構５は、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３の伸縮方向に予め圧縮力が与えられるように構成されている。圧電素子は、脆性材料であるセラミックス材料で構成されており、引張り力に対して弱いことから、予め圧縮力を与えることが重要である。

第１の与圧機構４は、例えば、第１の圧電素子２の一端面および他端面に固定される一対のヘッドピース４０ａ，４０ｂと、一対のヘッドピース４０ａ，４０ｂ間に架け渡されるように設けられた圧縮力付与部材４１とを有している。また、第２の与圧機構５は、例えば、第２の圧電素子３の一端面および他端面に固定される一対のヘッドピース５０ａ，５０ｂと、一対のヘッドピース５０ａ，５０ｂ間に架け渡されるように設けられた圧縮力付与部材５１とを有している。この第１および第２の与圧機構４および５により、第１および第２の圧電素子２および３から生じる力に対して１／５〜１／２程度の圧縮力を与える。圧縮力付与部材４１、５１は例えば２本である。

第１および第２の与圧機構４および５を構成する材料としては、圧縮力付与可能な剛性を有し、比較的強度が高く、さらに耐候性や耐食性に優れ、熱膨張係数が小さいものが好ましい。このような材料としては、インバー合金、スーパーインバー合金、炭素繊維、ステンレス鋼を挙げることができる。

なお、与圧機構を設けずに変位拡大機構に与圧機構としての機能をもたせてもよい。

駆動部３０は、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３に所定の電圧を印加して充放電させることによりこれらを伸縮駆動するドライバー３１と、ドライバー３１に第１の圧電素子２および第２の圧電素子３を周期的に伸縮させるための指令を与える制御部３２とを有している。ドライバー３１は、電源と駆動回路とを有している。駆動部３０は、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３に、一方が伸びる方向に、他方がそれに対して縮む方向に変位するように電圧を印加することができる。

次に、測定装置および駆動装置１の動作について説明する。
図３に示すように、測定装置のターンテーブル９０は、回転可能に設けられ、周方向に沿って電子部品８０を収納する複数の収納溝９１を有している。そして、ターンテーブル９０を回転させつつ、駆動装置１により作用子としての測定プローブ６０を高速で繰り返し変位（上下動）させることにより、複数の収納溝９１に収納された電子部品８０の電気特性等を順次測定する。すなわち、ターンテーブル９０を回転させて収納溝９１に収納された電子部品８０が測定プローブ６０の直上の測定位置に達した際に、測定プローブ６０を上方に変位させて測定プローブ６０の先端を電子部品８０の下面に設けられた電極８１に接触させ、電子部品８０の電気特性を測定し、測定後、測定プローブ６０を下方に変位させて退避させる。そして、次の電子部品８０が測定位置に到達した時点で再び同様の動作を行い、これら動作を高速で繰り返す。

駆動装置１においては、駆動部３０の制御部３２からの指令に基づきドライバー３１が第１の圧電素子２および第２の圧電素子３に所定の電圧を与えることにより、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３がＸ方向に伸縮変位し、それにともなって、変位拡大機構１０により測定プローブ６０に対して拡大された変位が出力される。このとき、駆動部３０は、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３に互いに反対方向に所定の量で変位するように電圧を印加することにより、測定プローブ６０を駆動する。具体的な動作について図４および図５に示す。図４に示すように、第１の圧電素子２が所定量伸長変位したときに、第２の圧電素子３は所定量縮退変位し、これにともなって、第１のアーム１６および第２のアーム１９の先端部が圧電素子の変位量の数倍から数十倍の変位量でＡ方向に変位する。逆に、図５に示すように、第１の圧電素子２が所定量縮退変位したときに、第２の圧電素子３は所定量伸長変位し、これにともなって、第１のアーム１６および第２のアーム１９の先端部が圧電素子の変位量の数倍から数十倍の変位量でＢ方向に変位する。このとき、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３に互いに反対方向に所定の量で変位するように、例えばパルス状の波形の電圧を印加して、第１のアーム１６および第２のアーム１９をほぼ同一量変位させることができ、測定プローブ６０にＡ方向またはＢ方向の拡大された変位を高速で与えることができる。なお、印加電圧は、パルス状に限らず、測定プローブ６０に対し高速で所定の動作をできるようなものであればよい。

常に第１の圧電素子２および第２の圧電素子３が反対方向に所定の量で変位するような電圧を与えることができる駆動回路としては、図６に示すようなものを好適に用いることができる。

図６の駆動回路は、アンプ７０を有する。アンプ７０は入力端子７１を有し、入力端子７１には、例えば０〜１０Ｖの電圧が入力される（Ｖ_ｉｎ）。本例では、アンプ７０は入力電圧を２０倍に増幅し、増幅された電圧は出力端子７２から出力される（Ｖ_ｏｕｔ）。出力端子７２に接続される電圧は、配線７４を介して第１の圧電素子２および第２の圧電素子３の一方の端子に印加される。また、第１の圧電素子２の他方の端子は最小電圧（接地電位（０Ｖ））であり、第２の圧電素子３の他方の端子には、アンプ７０の最大電圧出力端子７３から常に最大電圧である２００Ｖの電圧が印加される。このようにすることにより、基準電圧を１００Ｖにして、常に第１の圧電素子２および第２の圧電素子３に逆方向での同一の電圧が印加され、第１の圧電素子２および第２の圧電素子を反対方向に所定の量で変位させることができる。

このように、駆動機構１により、測定プローブ６０が、ターンテーブル（図１〜３では図示せず）に搭載された電子部品に接触する位置と、電子部品から退避した位置との間で高速で移動され、複数の電子部品について電気特性等が繰り返し測定される。

圧電素子は、投入される電気エネルギーに対して６０％以上が機械エネルギーに変換されエネルギー効率が極めて高く、特に、数ｋＨｚ以上の高速応答が可能であるという優れた特性を有していることから、このように測定プローブを駆動する駆動装置として圧電素子を用いることにより、電磁コイルを用いた駆動装置と比較して２〜３倍という格段に大きな速度で測定プローブを動作させることができる。

しかし、圧電素子自体の伸縮変位は一般的に小さく、素子の長さが３０〜５０ｍｍ程度で、発生する変位が数μｍ〜数十μｍ程度であり、測定プローブのストロークとしては十分ではない。必要なストロークを得るためには圧電素子として極めて長いものが必要となるが、このような極めて長い圧電素子を用いることは実用的ではない。

これに対し、本実施形態では、変位拡大機構１０を用いることにより第１の圧電素子２および第２の圧電素子３のＸ方向（長さ方向）の伸縮変位を、第１のアーム１６および第２のアーム１９を介して数倍から数十倍に拡大されたＹ方向の変位として出力し、作用子である測定プローブ６０を高速かつ必要なストロークで動作させることができる、実用的な駆動装置を得ることができる。

ところで、周囲の温度変化があった場合や、圧電素子を高速で駆動して圧電素子自身からの自己発熱によって温度が上昇する場合に、熱膨張により圧電素子の長さが変化する。このため、圧電素子の伸縮のみで測定プローブを駆動させる場合は測定プローブの初期位置が変化する。

これに対し、本実施形態の駆動装置１では、熱膨張により第１の圧電素子２と第２の圧電素子３の長さが変化しても、それぞれ第１のアーム１６および第２のアーム１９を介して拡大された変位が逆方向でほぼ同一量となり、その変動がキャンセルされる。そのため、測定プローブ６０の初期位置の変化をほぼゼロとすることができる。

また、圧電素子には、図７に示すように、ステップ状の電圧や一定の電圧等を印加した後、時間経過とともに、伸び量が安定せず変化してしまうクリープと称する現象が生じる。クリープ速度は時間対数的に減少する。クリープ現象は、クローズドループ制御の場合は補正することができるが、オープンループ制御では補正することができない。

本実施形態の駆動装置１では、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３にクリープが生じても、これらは互いに反対方向に変位するため、クリープによる長さ変化が相殺され、クリープ現象による位置ずれは軽減することができる。このため、オープンループ制御でも問題がない。

以上は、作用子として測定装置の測定プローブ６０を用いた例について示したが、作用子は測定プローブに限るものではない。

図８は、他の実施形態に係る駆動装置の他の例を示す側面図であり、駆動される作用子が電子部品を吸着する吸着ノズルである場合を示す。本例の駆動装置１′は、作用子が吸着ノズル１００である以外は、駆動装置１と同じ構成を有している。吸着ノズル１００は、Ｙ方向に延びるように、装着部材６１および６２により第１のアーム１６の先端部および第２のアーム１９の先端部に装着されている。吸着ノズル１００の上端部には、吸着機構（図示せず）が設けられている。そして、吸着機構に設けられた真空ポンプ等の吸引機構により吸引することにより、吸着ノズル１００の下端の吸着端１０１に電子部品を吸着する。

本例の駆動装置１′は、上記例の駆動装置１と同様、電子部品の測定を行うための測定装置に用いることができる。その際の測定装置の例を図９に示す。この測定装置は、上記駆動装置１′と、上記吸着機構（図示せず）と、ターンテーブル１１０と、基盤１２０と、測定治具１３０とを有する。

ターンテーブル１１０は、回転可能に設けられ、周方向に沿って電子部品８０を収納する複数の収納溝１１１を有している。収納溝１１１はターンテーブル１１０を貫通するように設けられている。電子部品８０は、電極８１が下面側になるように収納溝１１１に収納される。基盤１２０は、ターンテーブル１１０を回転可能に支持し、その表面が電子部品８０の搬送面となっている。また、基盤１２０には貫通孔１２１が形成され、貫通孔１２１の上方位置に作用子としての吸着ノズル１００が設けられ、貫通孔１２１の下方位置に測定治具１３０が設けられている。測定治具１３０は架台１４０に取り付けられており、測定治具１３０の上面には、電子部品８０の電極８１に対応する位置に測定端子１３１が設けられている。

そして、ターンテーブル１１０を回転させつつ、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３の電気端子間に所定の電圧を印加して、変位拡大機構１０を介して作用子としての吸着ノズル１００を高速で繰り返し変位（上下動）させることにより、複数の収納溝１１１に収納された電子部品８０を順次吸着してその電気特性等を測定する。すなわち、ターンテーブル１１０を回転させ、収納溝１１１に収納された電子部品８０を基盤１２０の搬送面に沿って搬送させて、貫通孔１２１に対応する位置に達した際に、電子部品８０を吸着ノズル１００に吸着させ、この状態で吸着ノズル１００を下方に変位させて電子部品８０の電極８１を測定治具１３０の電極１３１に接触させ、電子部品８０の電気特性を測定する。測定後、吸着ノズル１００を上方に変位させて吸着ノズル１００に吸着された電気部品８０を搬送面に戻し、吸着を解除する。そして、次の電子部品８０が貫通孔１２１に対応する位置に到達した時点で再び同様の動作を行い、これら動作を高速で繰り返す。

このとき、駆動機構１′は、作用子が測定プローブ６０から吸着ノズル１００に代わった以外は、駆動機構１と同様に構成されているので、駆動装置１と同様の効果を得ることができる。

また、本例の駆動装置１′は、電子部品をキャリアテープに装入する挿入装置に用いることができる。その際の挿入装置の例を図１０に示す。この挿入装置は、上記駆動装置１′と、上記吸着機構（図示せず）と、ターンテーブル１５０と、基盤１６０と、磁石１８０とを有する。

ターンテーブル１５０は、回転可能に設けられ、周方向に沿って電子部品９０を収納する複数の収納溝１５１を有している。収納溝１５１はターンテーブル１５０を貫通するように設けられている。基盤１６０は、ターンテーブル１５０を回転可能に支持し、その表面が電子部品８０の搬送面となっている。また、基盤１６０の下方には、キャリアテープ１７０が移動可能に配置されている。キャリアテープ１７０には、電子部品８０が収納される複数のキャビティ１７１が等間隔で設けられている。基盤１６０には貫通孔１６１が形成され、貫通孔１６１の上方位置に作用子としての吸着ノズル１００が設けられ、キャリアテープ１７０下方の貫通孔１６１に対応する位置には磁石１８０が設けられている。

そして、ターンテーブル１５０を回転させ、かつキャリアテープ１７０を移動させつつ、第１の圧電素子２および第２の圧電素子３それぞれの電気端子間に所定の電圧を印加して、変位拡大機構１０を介して作用子としての吸着ノズル１００を高速で繰り返し変位（上下動）させることにより、複数の収納溝１５１に収納された電子部品８０をキャリアテープ１７０のキャビティ１７１内に順次挿入させる。すなわち、ターンテーブル１５０を回転させ、収納溝１５１に収納された電子部品８０を基盤１６０の搬送面に沿って搬送させて、貫通孔１６１に対応する位置に達した際に、電子部品８０を吸着ノズル１００に吸着させるとともに、貫通孔１６１に対応する位置にキャビティ１７１を位置させ、その状態で吸着ノズル１００を下方に変位させ、吸着ノズル１００の吸着を解除して電子部品８０をキャビティ１７１内に挿入する。挿入後、吸着ノズル１００を上方に変位させて貫通孔１６１および収納溝１５１を経て図９の位置まで戻す。そして、次の電子部品８０が貫通孔１６１に対応する位置に到達した時点で再び同様の動作を行い、これら動作を高速で繰り返す。なお、磁石１８０は、キャビティ１７１内の電子部品８０を吸引して電子部品８０の姿勢を安定させるためのものである。

以上のように駆動機構１′を挿入装置に用いた場合にも、駆動装置１と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、チップ状の電子部品の電気特性等を測定する測定装置や、キャリアテープに電子部品を挿入する挿入装置に用いる駆動装置について説明したが、適用される装置は測定装置や挿入装置に限らず、電子部品を処理する電子部品処理装置であればよく、また、駆動する作用子として測定プローブおよび吸着ノズルを用いた場合について説明したが、これに限らず他の作用子であってもよい。

また、変位拡大機構についても上記実施形態に限定されるものではなく、並列に配置された２つの圧電素子の伸縮変位を、拡大して変位方向に直交する方向の変位として出力するものであればよく、例えば、特許文献１のように、圧電素子を固定する固定部材の側面に沿って底部に延びるアームを有するものであってもよい。上記実施形態では圧電素子を与圧機構により予め圧縮力を与えた例を示したが、与圧機構は必須ではない。

２；第１の圧電素子
３；第２の圧電素子
４；第１の与圧機構
５；第２の与圧機構
１０；変位拡大機構
１１；固定部材
１１ａ；第１の側部
１１ｂ；第２の側部
１１ｃ；底部
１１ｄ；凹部
１２，１３；キャップ部材
１４，１５，１７，１８，２１，２２；ヒンジ
１６；第１のアーム
１９；第２のアーム
２３；連結部材
２４；凹部
３０；駆動部
６０；測定プローブ
７０；アンプ
７１；入力端子
７２；出力端子
７３；最大電圧出力端子
７４，７５；配線
８０；電子部品
８１；電極
９０，１１０，１５０；ターンテーブル
９１，１１１，１５１；収納溝
１００；吸着ノズル
１２０，１６０；基盤
１２１，１６１；貫通孔
１７０；キャリアテープ
１７１；キャビティ

Claims

チップ状の電子部品を処理する電子部品処理装置において電子部品の処理に用いる作用子を駆動する駆動装置であって、
同じ方向に伸縮変位するように並列に配置され、それぞれ対応する位置に第１の端部および第２の端部を有する第１の圧電素子および第２の圧電素子と、
前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子の変位を拡大し、拡大された変位を出力する変位拡大機構と、
前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子に電圧を印加して、前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子を伸縮駆動させる駆動部と
を備え、
前記変位拡大機構は、
中央に凹部を有するＵ字状をなし、その底部に前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子の前記第１の端部を固定する固定部材と、
前記固定部材の前記凹部を挟んで一方側の側部および前記第１の圧電素子の前記第２の端部に、前記第１の圧電素子の伸縮により前記第１の圧電素子の伸縮方向と直交する方向に揺動可能に接続された第１のアームと、
前記固定部材の前記凹部を挟んで他方側の側部および前記第２の圧電素子の前記第２の端部に、前記第２の圧電素子の伸縮により前記第２の圧電素子の伸縮方向と直交する方向に揺動可能に接続された第２のアームと
を有し、
前記第１のアームと前記第２のアームの先端部に前記作用子が接続され、
前記駆動部は、前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子が互いに反対方向に所定の量で繰り返し変位するように前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子に電圧を印加し、これにより前記第１のアームと前記第２のアームが同方向にほぼ同一量の変位で揺動して、前記作用子に拡大された繰り返し変位が与えられることを特徴とする駆動装置。
前記駆動部は、前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子の第１の端子に、前記駆動部の出力電圧を印加し、前記第１の圧電素子の第２の端子に前記駆動部の最小電圧を印加し、前記第２の圧電素子の第２の端子に前記駆動部の最大電圧を印加する駆動回路を有することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
前記第１のアームは、それぞれ可撓性を有するヒンジを介して前記固定部材の前記一方側の側部および前記第１の圧電素子の前記第２の端部に接続され、前記第２のアームはそれぞれ可撓性を有するヒンジを介して前記固定部材の前記他方側の側部および前記第２の圧電素子の前記第２の端部に接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の駆動装置。
前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子に対して、それぞれ伸縮方向に圧縮力を与える第１の与圧機構および第２の与圧機構をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の駆動装置。
前記第１の圧電素子の前記第２の端部には、第１のキャップ部材が取り付けられ、前記第１のアームは、前記第１のキャップ部材と前記ヒンジにより連結され、
前記第２の圧電素子の前記第２の端部には、第２のキャップ部材が取り付けられ、前記第２のアームは、前記第２のキャップ部材と前記ヒンジにより連結されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の駆動装置。
前記第１のキャップ部材および前記第２のキャップ部材は、それぞれ可撓性を有するヒンジを介して連結部材により連結されていることを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
前記電子部品処理装置は、電子部品の特性の測定を行うための測定装置であり、前記作用子は、前記電子部品に接触されて特性を測定するための測定プローブであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の駆動装置。
前記電子部品処理装置は、電子部品の特性の測定を行うための測定装置であり、前記作用子は、前記電子部品を吸着するための吸着ノズルであり、前記吸着ノズルに吸着された電子部品が特性を測定するための測定プローブに接触されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の駆動装置。
前記電子部品処理装置は、電子部品をテーピングする際に電子部品をキャリアテープに挿入する挿入装置であり、前記作用子は、前記電子部品を吸着するための吸着ノズルであり、前記吸着ノズルに吸着された電子部品が前記テープに挿入されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の駆動装置。