JP4041645B2 - 倣い装置 - Google Patents
倣い装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4041645B2 JP4041645B2 JP2000254581A JP2000254581A JP4041645B2 JP 4041645 B2 JP4041645 B2 JP 4041645B2 JP 2000254581 A JP2000254581 A JP 2000254581A JP 2000254581 A JP2000254581 A JP 2000254581A JP 4041645 B2 JP4041645 B2 JP 4041645B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axis
- movable member
- axis direction
- copying apparatus
- leaf springs
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Die Bonding (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、倣い装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ダイシングされた半導体チップをダイ・ボンディング装置のリードフレーム上に搬送するチップマウンタ等に用いられる倣い装置がある。この倣い装置は、凹状半球面を有する基台に、凸状半球面を有する揺動体が回動可能に支持されている。そして、半導体チップの特定面に、凸状及び凹状半球面の曲率中心にある揺動体のワーク当接面（倣い面）を当接させると、揺動体が同一平面において互いに直交するＸ軸及びＹ軸を中心に回動する。この回動により、揺動体のワーク当接面が半導体チップの特定面に合わせて傾動する。これにより、揺動体のワーク当接面が半導体チップの特定面に対し平行になる。
【０００３】
かかる倣い装置においては、基台と揺動体との摩擦抵抗が極めて低いため、揺動体はＸ軸及びＹ軸周りのみならず、Ｘ軸及びＹ軸を含む平面に対して直交するＺ軸周りにも回動してしまう。この結果、倣い精度に悪影響を及ぼす。
【０００４】
そこで、揺動体がＺ軸周りに回動するのを防止する手段としては、一般にゴニオステージと呼ばれる装置が知られている。このゴニオステージは、複数の揺動ブロックを連設して構成されている。各揺動ブロックの界面には、水平面において互いに直交する方向に延びる円弧面がそれぞれ形成されている。そして、倣いを行う際には、それぞれの円弧面に沿って各揺動ブロックが傾動するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の装置においては、各円弧面の曲率中心を、揺動ブロックのワーク当接面（倣い面）上に、０〜１μｍの範囲で一致させなければならない。従って、極めて高精度な加工及び組み立てが必要であった。又、複数の揺動ブロックによって揺動体の回り止めが阻止されるため、装置全体が大型化するとともに複雑化する。この結果、コストが高くなるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化及び製造コストの低減を図ることが可能な回り止め装置を用いた倣い装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、凹状半球面及び凸状半球面のうちいずれか一方を備える固定部材に、他方を備える可動部材を回動可能に設け、対象物の特定面に前記可動部材を当接させることにより、その当接面を前記対象物の特定面に対し平行となるように倣わせるようにした倣い装置であって、前記両部材との間に加圧流体を噴出することにより、前記両部材同士を非接触にし、可動部材を前記当接面に対して直交する軸線周りに回動規制するために回り止め装置を備え、該回り止め装置は、対象物の特定面に当接して同特定面と平行に倣う可動部材の回動を規制するとともに、回り止め装置は、前記可動部材がＹ軸周りに回動するとき、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に沿って撓み易く、かつＺ軸を中心とする回転方向に撓み難い第１弾性部材と、前記可動部材がＸ軸周りに回動するとき、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に沿って撓み易く、かつＺ軸を中心とする回転方向に撓み難い第２弾性部材とを備えたことを要旨とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の倣い装置において、前記両弾性部材は、薄板状に形成され、Ｚ軸を中心とする回転方向への剛性が高い形状であることを要旨とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の倣い装置において、前記両弾性部材のうちいずれか一方は可動部材に連結され、他方は両弾性部材を支持する支持体に連結されていることを要旨とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１項に記載の倣い装置において、前記可動部材を対象物に当接させた状態で所定の位置に保持する位置ずれ防止手段が設けられていることを要旨とする。
【００１２】
以下、本発明の「作用」について説明する。
請求項１に記載の発明の回り止め装置によると、対象物の特定面がＸ軸方向に沿って傾いている場合に、可動部材が対象物の特定面に当接されると、第１弾性部材がＸ軸及びＺ軸方向に沿って撓み、可動部材はＹ軸周りに回動する。又、対象物の特定面がＹ軸方向に沿って傾いている場合に、可動部材が対象物の特定面に当接されると、第２弾性部材がＹ軸及びＺ軸方向に沿って撓み、可動部材はＸ軸周りに回動する。以上のようにして、可動部材が対象物の特定面に沿って倣う。可動部材が倣うときにおいて、両弾性部材はいずれもＺ軸を中心とする回転方向に撓みにくいため、可動部材がＺ軸周りに回動するのを規制することができる。従って、可動部材がＺ軸周りに回動するのを規制するのに、例えばエア等の静圧を利用していないので、装置全体が複雑化及び大型化することがない。
また、上記回り止め装置を備えた倣い装置によると、固定部材と可動部材との間に加圧流体が噴出されるため、その加圧流体のもたらす静圧が両部材の間に作用する。これにより、両部材は非接触となるため、両部材間に摺動抵抗がほとんど作用しない。よって、両部材のうちいずれかを回動させて、当接面を対象物の特定面に対して平行にすることが可能になる。このとき、回り止め装置により、回動する部材は、その当接面に対して直交する軸線周りの回動が規制される。従って、高精度な倣いを行うことが可能になる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によると、両弾性部材は、薄板状に形成されているため、装置全体を小型化することが可能になる。しかも、補強部材等を取り付けることなく、弾性部材の形状によってＺ軸を中心とする回転方向への剛性を高くしているため、部品点数を少なくすることができ、製造コストの低減につなげることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によると、両弾性部材のうちいずれか一方は可動部材に連結され、他方は両弾性部材を支持する支持体に連結されている。そのため、可動部材の回転中心を含む面上に、弾性部材を配置する必要がない。従って、倣い装置の設計の自由度を高くすることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によると、位置ずれ防止手段によって、対象物に当接している可動部材を所定の位置に保持することが可能になる。そのため、可動部材が極めて小さい荷重で動作する場合であっても、それを対象物に対して倣わせた状態に確実に保持することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、本実施形態において、倣い装置１０の上下（鉛直）方向をＺ軸方向とし、このＺ軸方向に対して直交し、かつ同一水平面上において互いに直交する方向をＸ軸方向及びＹ軸方向とする。
【００１８】
図１〜図３に示すように、金属製の基台１１の下面には、凹状半球面１２ａを有する環状多孔質材１２が設けられている。固定部材である環状多孔質材１２の形成材料としては、例えば焼結アルミニウム、焼結銅、焼結ステンレス等の金属材料を使用することができる。その他にも、焼結三ふっ化樹脂、焼結四ふっ化樹脂、焼結ナイロン樹脂、焼結ポリアセタール樹脂等のような合成樹脂材料や、焼結カーボン、焼結セラミックスなどが使用可能である。
【００１９】
基台１１の一側面（図１の左側）にはポート１３が形成され、このポート１３は図示しない圧力供給源に接続されている。ポート１３はエア通路１３ａを介して基台１１に形成された環状溝１４に連通されている。この環状溝１４は前記環状多孔質材１２の裏面に開口されている。そして、図示しない圧力供給源から加圧流体としての加圧エアが、ポート１３、エア通路１３ａ及び環状溝１４を介して環状多孔質材１２の表面全体から噴出される。
【００２０】
環状多孔質材１２において凹状半球面１２ａの外周縁に位置する箇所には、吸引用環状溝１７が形成されている。基台１１の他側面（図１の右側）には、真空引きポート１８が形成され、その真空引きポート１８には図示しない吸引ポンプが接続されている。この真空引きポート１８はエア通路１８ａを介して吸引用環状溝１７に連通されている。そして、吸引ポンプから真空引きポート１８、エア通路１８ａを介してエアが吸引され、吸引用環状溝１７に沿ってエアによる吸引力が作用する。
【００２１】
環状多孔質材１２の下側には、金属製の揺動体２０が設けられている。揺動体２０の上面には、凸状半球面２０ａが形成され、この凸状半球面２０ａの曲率半径は、前記凹状半球面１２ａの曲率半径と同じになっている。従って、揺動体２０の凸状半球面２０ａは、環状多孔質材１２の凹状半球面１２ａに対して係合されており、凸状半球面２０ａに沿って揺動する。
【００２２】
揺動体２０の中央部下面には、対象物としての基板Ｋの上面（特定面）に半導体チップを接着するためのツール２１が突設されている。なお、図１に示す符号Ｒは、凸状半球面２０ａ及び凹状半球面１２ａの曲率半径を示し、その曲率中心はツール２１の先端面（基板Ｋの上面）にある。従って、本実施形態では、ツール２１の先端面がワーク当接面２１ａ、いわゆる倣い面となっており、その面上に揺動体２０の回転中心Ｃが存在している。ちなみに、揺動体２０によるＸ軸及びＹ軸周りの回動可能な角度（倣い角度）は、平常時のバランス状態を０゜とすると、±０．５゜に設定されている。本実施形態では、揺動体２０とツール２１とから可動部材が構成されている。
【００２３】
基台１１の中央部には、位置ずれ防止手段としてのマグネット２３がマグネットホルダ２４を介してネジ２５によって取り付けられている。揺動体２０の中心には上下方向に沿って延びるシャフト２６が複数のネジ２７によって固定されている。そのシャフト２６の先端部は、前記マグネット２３及びマグネットホルダ２４にそれぞれ形成された挿通孔２３ａ，２４ａを介して同ホルダ２４の上面から突出されている。
【００２４】
マグネット２３は、その磁力によって揺動体２０が微妙に位置ずれするのを防止する役割を果たす。従って、極めて小さい荷重で動作する揺動体２０であっても、倣わせた状態に確実に保持することが可能である。又、倣い装置１０の電源が突然遮断され、真空引きポート１８に対するエアの吸引が停止した場合でも、マグネット２３の磁力のみで揺動体２０を倣わせた状態に保持することが可能になる。
【００２５】
次に、本実施形態の要部について説明する。
図１〜図３に示すように、前記基台１１上には回り止め装置３１が設けられている。この回り止め装置３１は、下面が開口された支持体としての固定ケーシング３２を備え、この固定ケーシング３２は複数のネジ３３によって基台１１上に取り付けられている。これにより、固定ケーシング３２の下部開口部が基台１１によって塞がれている。固定ケーシング３２においてシャフト２６の先端部に位置する箇所には、円柱状の連結ブロック３５が設けられている。連結ブロック３５は、揺動体２０が揺動するのに伴い一体的に可動する。
【００２６】
固定ケーシング３２において連結ブロック３５の上方に位置する箇所には、正方形状をなす金属製の薄板３６が収容されている。薄板３６には、その中央部がワイヤカット等によって切り抜かれることにより複数の板バネ３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄが形成されている。本実施形態において、板バネ３７ａ〜３７ｄは４つ存在し、Ｘ軸方向において第１弾性部材としての第１板バネ３７ａ，３７ｂが２つ対向配置され、Ｙ軸方向において第２弾性部材としての第２板バネ３７ｃ，３７ｄが２つ対向配置されている。
【００２７】
各板バネ３７ａ〜３７ｄは、その先端部において薄板３６の中心側に向けて突設された接続部３８を有している。各接続部３８は同一円周上において等間隔（９０゜）に配置されている。そして、Ｘ軸方向に配置された第１板バネ３７ａ，３７ｂの接続部３８には、上方に突設された第１連結ピン３９が挿入固定されている。第１連結ピン３９の先端部は前記固定ケーシング３２の内頂面に嵌入され、第１板バネ３７ａ，３７ｂと固定ケーシング３２とが互いに連結されている。
【００２８】
又、第２板バネ３７ｃ，３７ｄの接続部３８には、下方に突設された第２連結ピン４０が挿入固定されている。この第２連結ピン４０の先端部は連結ブロック３５の上面に嵌入され、第２板バネ３７ｃ，３７ｄと連結ブロック３５とが互いに連結されている。
【００２９】
各板バネ３７ａ〜３７ｄは、薄板３６の外縁に沿って延びる細長Ｕ字状にそれぞれ形成されている。この形状により、第１板バネ３７ａ，３７ｂは、それぞれＸ軸方向及びＺ軸方向に沿って撓み易く、かつＺ軸を中心とする回転方向に撓み難くなっている。これに対して、第２板バネ３７ｃ，３７ｄは、それぞれＹ軸方向及びＺ軸方向に沿って撓み易く、かつＺ軸周りに撓み難くなっている。要するに、各板バネ３７ａ〜３７ｄは、いずれもＺ軸を中心とする回転方向への剛性が高い形状となっている。
【００３０】
従って、揺動体２０がＹ軸周りに回動する場合には、第２板バネ３７ｃ，３７ｄはＸ軸方向に沿って撓み難く、第１板バネ３７ａ，３７ｂがＸ軸方向及びＺ軸方向に沿って撓み易い。又、揺動体２０がＸ軸周りに回動する場合には、第１板バネ３７ａ，３７ｂはＹ軸方向に沿って撓み難く、第２板バネ３７ｃ，３７ｄがＹ軸方向及びＺ軸方向に沿って撓み易い。そして、揺動体２０がＸ軸周り及びＹ軸周りに回動すると、揺動体２０は、全ての板バネ３７ａ〜３７ｄが抵抗力となってＺ軸周りに回動するのが規制される。
【００３１】
次に、上記のように構成された倣い装置１０を用いて基板Ｋに半導体チップを圧着するには次のように行う。
ワークＷを吸着する前において、ポート１３からエア通路１３ａを介して加圧エアが供給され、環状多孔質材１２の表面全体から揺動体２０の上面に向けて加圧エアが噴出される。これにより、揺動体２０と環状多孔質材１２との界面に静圧がもたらされ、揺動体２０は環状多孔質材１２から離間する。それと同時に、真空引きポート１８からエア通路１８ａを介してエアが吸引され、環状溝１７内は負圧になる。そして、揺動体２０には凹状半球面１２ａへの吸引力が働き、同揺動体２０は基台１１に引き寄せられる。よって、環状多孔質材１２から揺動体２０が離れる力と、揺動体２０が環状多孔質材１２側に引き寄せられる力とが釣り合うことにより、揺動体２０は環状多孔質材１２に対して非接触な状態で回動可能に支持される。
【００３２】
この状態で倣い装置１０全体が下降して基板Ｋに接近すると、ツール２１の先端面が基板Ｋに当接する。例えば、基板Ｋの上面がＹ軸方向に沿って傾斜していれば、その傾斜角度に追従するように、揺動体２０はＸ軸周りに回動する。このとき、揺動体２０がＺ軸周りに回動しようとしても、各板バネ３７ａ〜３７ｄが撓み難いため、それが抵抗力となって同Ｚ軸周りに回動することがない。
【００３３】
ここで、図４（ａ）に示すように、揺動体２０の重心Ｇは、その回転中心Ｃよりも上方に位置している。そのため、揺動体２０の姿勢バランスが悪く、揺動体２０及びツール２１の自重により傾動しやすい。環状多孔質材１２の凹状半球面１２ａに沿って揺動体２０がＸ軸方向に傾動すると、連結ブロック３５も傾動する。つまり、連結ブロック３５はＸＺ両軸方向へ移動することになる。このとき、連結ブロック３５が傾動する側の第１板バネ３７ａ，３７ｂの弾性力により、連結ブロック３５が傾動前の位置に押し戻される。これにより、揺動体２０の傾動が規制される。
【００３４】
一方、凹状半球面１２ａに沿って揺動体２０がＹ軸方向に傾動すると、その傾動に伴って連結ブロック３５も傾動する。つまり、連結ブロック３５はＹＺ両軸方向へ移動することになる。このとき、連結ブロック３５が傾動する側の第２板バネ３７ｃ，３７ｄの弾性力により、連結ブロック３５が傾動前の位置に押し戻される。これにより、揺動体２０の傾動が規制される。従って、板バネ３７ａ〜３７ｄの弾性力により、揺動体２０の中心は、基台１１の中心と一致するように保持される。
【００３５】
図４（ｂ）に示すように、揺動体２０が傾いた状態においては、揺動体２０及びツール２１が傾動する方向に、それらの自重による回転モーメントＭが作用する。例えばＸ軸方向に揺動体２０が傾動した場合に、第１板バネ３７ａ，３７ｂの弾性力により、連結ブロック３５が反傾動側に押し戻されようとする。すなわち、Ｘ軸方向の回転モーメントＭは、第１板バネ３７ａ，３７ｂの弾性力により軽減される。
【００３６】
Ｙ軸方向に揺動体２０が傾動した場合に、第２板バネ３７ｃ，３７ｄの弾性力により、連結ブロック３５が反傾動側に押し戻されようとする。すなわち、Ｙ軸方向の回転モーメントＭは、第２板バネ３７ｃ，３７ｄの弾性力により軽減される。以上説明したように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における回転モーメントＭの軽減により、ワークＷにかかる偏荷重ｍｇを軽減することが可能になる。ちなみに、偏荷重ｍｇは、理論上ゼロにすることが可能である。
【００３７】
倣い動作が終了した後は、ポート１３への加圧エアの供給が停止されて、環状多孔質材１２の表面から加圧エアの噴出が停止される。これに対して、真空引きポート１８からエアの真空引きは継続される。そのため、環状多孔質材１２から揺動体２０を離そうとする力はゼロになり、揺動体２０を環状多孔質材１２に引き寄せようとする力のみが働くことになる。これにより、揺動体２０は環状多孔質材１２側に押圧される。従って、揺動体２０が回動不能に固定されるため、ツール２１は倣った状態に保持される。
【００３８】
この状態で、倣い装置１０及びツール２１が上昇して基板Ｋから離れ、ツール２１の先端面に図示しない半導体チップが取り付けられた後、倣い装置１０及びツール２１を再び下降させる。そして、ツール２１が基板Ｋに押し付けられ、ツール２１の先端部に取り付けられた半導体チップが基板Ｋに圧着される。
【００３９】
従って、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１） 回り止め装置３１は、薄板状の第１板バネ３７ａ，３７ｂと、第２板バネ３７ｃ，３７ｄとを備えている。そのため、揺動体２０の回り止めするのに、エア等の静圧を利用していないので、回り止め装置３１の構成を簡略化することができる。よって、回り止め装置３１の製造コストを低減することができ、倣い装置１０全体の製造コストの低減につなげることができる。
【００４０】
（２） 薄い板バネ３７ａ〜３７ｄによって、固定ケーシング３２と揺動体２０とを連結しているにすぎないので、回り止め装置３１が上下方向の長さを短くでき、回り止め装置３１を小型化することができる。従って、倣い装置１０全体を小型化することができる。
【００４１】
（３） 第１板バネ３７ａ，３７ｂは、揺動体２０がＹ軸周りに回動するとき、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に沿って撓み易く、かつＺ軸線を中心とする回転方向に撓み難くなっている。又、第２板バネ３７ｃ，３７ｄは、揺動体２０がＸ軸周りに回動するとき、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に沿って撓み易く、かつＺ軸周りに撓み難くなっている。そのため、基板Ｋからツール２１を離した際に、これら板バネ３７ａ〜３７ｄの弾性力によって、基台１１の中心に揺動体２０の中心を一致させ易くすることができる。つまり、揺動体２０の中心を、基準となる元の位置（Ｚ軸上の点）に正確かつ迅速に復帰させることができ、再現性の向上を図ることができる。
【００４２】
（４） 第１板バネ３７ａ，３７ｂと固定ケーシング３２とが、第１連結ピン３９を介して互いに連結されている。又、第２板バネ３７ｃ，３７ｄと揺動体２０とが第２連結ピン４０を介して互いに連結されている。そのため、揺動体２０の回転中心Ｃを含む面上に、各板バネ３７ａ〜３７ｄを配置する必要がない。別の言い方をすれば、板バネ３７ａ〜３７ｄがある位置と揺動体２０の回転中心Ｃとを離れた位置に設定することができる。従って、倣い装置１０の設計の自由度を高くすることができる。
【００４３】
（５） 各板バネ３７ａ〜３７ｄは、揺動体２０の中心を基台１１の中心に一致させる戻し力としても働く。そのため、倣い状態において、揺動体２０及び連結ブロック３５が傾動する方向に、それらの自重による回転モーメントＭが作用しても、それらを反傾動側に押し戻すことができる。よって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の回転モーメントＭを軽減することができるので、基板Ｋにかかる偏荷重ｍｇを軽減することができる。
【００４４】
（６） 基台１１の中央部には、揺動体２０に取り付けられたシャフト２６を引きつけるためのマグネット２３が設けられている。そのため、マグネット２３による磁力と、吸引用環状溝１７で発生するエアの吸引力とによって、揺動体２０が微妙に位置ずれするのを防止できる。従って、極めて小さい荷重で動作する揺動体２０であっても、倣わせた状態に確実に保持することができる。又、倣い装置１０の電源が突然遮断され、真空引きポート１８からのエアの吸引が停止した場合でも、マグネット２３の磁力のみで揺動体２０を倣わせた状態に保持することができる。
【００４５】
（７） 環状多孔質材１２は基台１１の下面全体を占めている。これにより、揺動体２０の凸状半球面２０ａ全体を環状多孔質材１２にてカバーできるので、加圧エアを凸状半球面２０ａ全体に当てることができる。従って、より大きい荷重で基板Ｋの上面に可動部材２１のワーク当接面２１ｂを当接させても、揺動体２０を滑らかに揺動させることができるので、高精度な倣い動作を実現することができる。
【００４６】
（８） 環状多孔質材１２には吸引用環状溝１７が形成されている。ツール２１を倣わせたり、揺動体２０を吸着する際に、揺動体２０の凸状半球面２０ａが吸引用環状溝１７の開口部付近に当っても、金属製の揺動体２０は合成樹脂製の吸引用環状溝１７よりも明らかに硬質であるので、凸状半球面２０ａの損傷を防止できる。
【００４７】
（９）吸引用環状溝１７は環状多孔質材１２の外周縁に沿って設けられている。そのため、内周縁にある場合と比較して吸着面積を大きくすることができ、揺動体２０の吸着力を向上することができる。それとともに、揺動体２０の凸状半球面２０ａの外縁部が吸引されるため、揺動体２０を安定した状態で吸着保持することができる。
【００４８】
（第２実施形態）
図５，図６に示すように、本実施形態における倣い装置８０に設けられた基台１１の凹状半球面１２ａには、半球凹状多孔質材８１が設けられている。基台１１の凹状半球面１２ａには、凹部８２が形成されている。この凹部８２は、半球凹状多孔質材８１の裏面全体に開口されている。そして、ポート１３から供給される加圧エアがエア通路１３ａ、凹部８２を介して半球凹状多孔質材８１に供給される。
【００４９】
図５〜図７に示すように、揺動体２０は半球状に形成されており、半球凹状多孔質材８１に係合されている。本実施形態では、前記ツール２１が省略され、揺動体２０の上面がワーク当接面２０ｂとなっているため、揺動体２０のみで可動部材が構成されている。
【００５０】
ワーク当接面２０ｂの外縁には、９０゜ピッチで矩形状の取付溝８３が４箇所形成されている。この取付溝８３には、同じく平面から見て矩形状をなす板バネ８４ａ〜８４ｄが係合されている。各板バネ８４ａ〜８４ｄの一端はスポット溶接等により揺動体２０に固定され、他端は基台１１の上面に固定されている。これにより、揺動体２０はＺ軸周りの回動が規制されている。
【００５１】
各板バネ８４ａ〜８４ｄの中央部には、半円筒状の折曲部８８が形成されている。この折曲部８８は、基台１１の上面に形成された環状段部８７に非接触状態で配置されている。折曲部８８の存在により、各板バネ８４ａ〜８４ｄはＸ軸周り及びＹ軸周りにねじれ変形可能となっている。従って、Ｘ軸上にある板バネ８４ａ，８４ｃの折曲部８８がねじれ変形することにより、揺動体２０はＸ軸周りへの回動が許容される。これに対して、Ｙ軸上にある板バネ８４ｂ，８４ｄの折曲部８８がねじれ変形することにより、揺動体２０はＹ軸周りの回動が許容される。ちなみに、本実施形態において、揺動体２０によるＸ軸及びＹ軸周りの回動可能な角度は、平常時のバランス状態を０゜とすると、±０．５゜になっている。
【００５２】
次に、上記のように構成された第２実施形態における倣い装置８０の作用について説明する。
ポート１３に加圧エアが供給され、揺動体２０が半球凹状多孔質材８１に対して非接触な状態で回動可能に支持される。倣い装置８０全体が上昇して対象物としてのワークＷに接近すると、揺動体２０のワーク当接面２０ｂがワークＷに当接する。すると、ワークＷの下面（特定面）がＹ軸方向に沿って傾斜していれば、各板バネ８４ａ，８４ｃがねじれ変形し、その傾斜角度に追従するように、揺動体２０はＸ軸周りに回動する。これに対して、ワークＷの下面がＸ軸方向に沿って傾斜していれば、各板バネ８４ｂ，８４ｄがねじれ変形し、その傾斜角度に追従するように、揺動体２０はＹ軸周りに回動する。以上のように、揺動体２０はＺ軸周りに回動することなく、ツール２１のワーク当接面２０ｂがワークＷに対し平行となるように倣う。
【００５３】
従って、この第２実施形態においても、前述した第１実施形態とほぼ同様の効果を発揮させることができる。又、この第２実施形態においては、第１実施形態に示す回り止め装置３１と異なり、その構成を簡略化することができるため、倣い装置８０の製造コストを低減することができる。又、この実施形態の回り止め装置は、複数の板バネ８４ａ〜８４ｄによって、基台１１と揺動体２０とを単に連結しているにすぎないので、倣い装置８０が大型化するのを防止できる。
【００５４】
更に、各板バネ８４ａ〜８４ｄには、折曲部８８が形成されている。そのため、各板バネ８４ａ〜８４ｄがねじれ変形しやすくなる。そのため、揺動体２０はワークＷの傾斜面に沿って確実に追従させることができる。
【００５５】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 第１実施形態の別例として、薄板３６の形状を円形状又は多角形状にしてもよい。
【００５６】
・ 第１及び第２実施形態において、揺動体２０をより強固に回動不能にするために、揺動体２０を倣わせた後に加圧用ポート１３からもエアの真空引きを行ってもよい。
【００５７】
・ 前記第１及び第２実施形態では、揺動体２０に凸状半球面２０ａが形成され、環状多孔質材１２に凹状半球面１２ａが形成されている。これ以外にも、凸状半球面２０ａと環状多孔質材１２ａとの関係を逆にしてもよい。すなわち、揺動体２０に凹状半球面を形成し、環状多孔質材１２に凸状半球面を形成し、揺動体２０と環状多孔質材１２とを係合してもよい。
【００５８】
・ 第１及び第２実施形態の別例として、倣い装置１０，８０をそれぞれ上下反対向きにして使用してもよい。
・ 第２実施形態の別例として、折曲部８８を省略し、各板バネ８４ａ〜８４ｄの形状を単なる片状にしてもよい。
【００５９】
・ 第２実施形態の別例として、図８に示すように、各板バネ８４ａ〜８４ｄの形状をＳ字状に形成してもよい。又、図示しないが、直線状に形成された板バネ８４ａ〜８４ｄをＸ軸又はＹ軸に対して斜めに配置してもよい。
【００６０】
・ 第１及び第２実施形態の別例として、図９，図１０に示すように、基台１１のＸ軸方向両側面及びＹ軸方向両側面に支持体９０，９１を固定する。Ｘ軸方向における支持体９０同士、Ｙ軸方向における支持体９１同士が対向する側面には、揺動体２０の中心に向けてピン９２，９３を突設し、各ピン９２，９３の先端部を揺動体２０の側面に形成した係合孔９４，９５に係入する。そして、各ピン９２，９３の先端部にＯリング９６，９７を設け、そのＯリング９６，９７の外周面を、それぞれの係合孔９４，９５の内周面に当接させる。なお、この場合のＯリング９６，９７の硬度は３０゜〜７０゜となっている。
【００６１】
この構成にすれば、Ｙ軸方向にあるＯリング９６，９７が弾性変形することにより、揺動体２０はＸ軸周りに回動する。又、Ｘ軸方向にあるＯリング９６，９７が弾性変形することにより、揺動体２０はＹ軸周りに回動する。なおピン９２，９３、係合孔９４，９５及びＯリング９６，９７の設置は、Ｘ軸方向又はＹ軸方向のいずれか一方だけでもよい。
【００６２】
次に、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に示す。
（１）前記固定部材は、前記可動部材の表面に向けて加圧エアを噴出可能な多孔質材から形成され、その多孔質材に前記凹状の曲面が形成されていることを特徴とする倣い装置。
【００６３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、小型化及び製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における倣い装置の断面図。
【図２】要部を示す分解斜視図。
【図３】要部を示す平面図。
【図４】（ａ）はバランス状態における倣い装置の説明図、（ｂ）は倣った状態における倣い装置の説明図。
【図５】第２実施形態における倣い装置の平面図。
【図６】図５の６−６断面図。
【図７】要部を示す分解斜視図。
【図８】別例を示す倣い装置の平面図。
【図９】図８とは異なるタイプの倣い装置の平面図。
【図１０】図９の１０Ａ−１０Ａ断面図。
【符号の説明】
１０…倣い装置、１２…環状多孔質材（固定部材）、１２ａ…凹状半球面、２０…揺動体（可動部材）、２１…ツール（可動部材）、２３…マグネット位置ずれ防止手段）、３１…回り止め装置、３２…支持体（固定ケーシング）、３７ａ，３７ｂ…第１弾性部材（第１板バネ）、３７ｃ，３７ｄ…第２弾性部材（第２板バネ）、Ｋ…基板（対象物）、基板Ｋの上面（特定面）。
【発明の属する技術分野】
本発明は、倣い装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ダイシングされた半導体チップをダイ・ボンディング装置のリードフレーム上に搬送するチップマウンタ等に用いられる倣い装置がある。この倣い装置は、凹状半球面を有する基台に、凸状半球面を有する揺動体が回動可能に支持されている。そして、半導体チップの特定面に、凸状及び凹状半球面の曲率中心にある揺動体のワーク当接面（倣い面）を当接させると、揺動体が同一平面において互いに直交するＸ軸及びＹ軸を中心に回動する。この回動により、揺動体のワーク当接面が半導体チップの特定面に合わせて傾動する。これにより、揺動体のワーク当接面が半導体チップの特定面に対し平行になる。
【０００３】
かかる倣い装置においては、基台と揺動体との摩擦抵抗が極めて低いため、揺動体はＸ軸及びＹ軸周りのみならず、Ｘ軸及びＹ軸を含む平面に対して直交するＺ軸周りにも回動してしまう。この結果、倣い精度に悪影響を及ぼす。
【０００４】
そこで、揺動体がＺ軸周りに回動するのを防止する手段としては、一般にゴニオステージと呼ばれる装置が知られている。このゴニオステージは、複数の揺動ブロックを連設して構成されている。各揺動ブロックの界面には、水平面において互いに直交する方向に延びる円弧面がそれぞれ形成されている。そして、倣いを行う際には、それぞれの円弧面に沿って各揺動ブロックが傾動するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の装置においては、各円弧面の曲率中心を、揺動ブロックのワーク当接面（倣い面）上に、０〜１μｍの範囲で一致させなければならない。従って、極めて高精度な加工及び組み立てが必要であった。又、複数の揺動ブロックによって揺動体の回り止めが阻止されるため、装置全体が大型化するとともに複雑化する。この結果、コストが高くなるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化及び製造コストの低減を図ることが可能な回り止め装置を用いた倣い装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、凹状半球面及び凸状半球面のうちいずれか一方を備える固定部材に、他方を備える可動部材を回動可能に設け、対象物の特定面に前記可動部材を当接させることにより、その当接面を前記対象物の特定面に対し平行となるように倣わせるようにした倣い装置であって、前記両部材との間に加圧流体を噴出することにより、前記両部材同士を非接触にし、可動部材を前記当接面に対して直交する軸線周りに回動規制するために回り止め装置を備え、該回り止め装置は、対象物の特定面に当接して同特定面と平行に倣う可動部材の回動を規制するとともに、回り止め装置は、前記可動部材がＹ軸周りに回動するとき、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に沿って撓み易く、かつＺ軸を中心とする回転方向に撓み難い第１弾性部材と、前記可動部材がＸ軸周りに回動するとき、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に沿って撓み易く、かつＺ軸を中心とする回転方向に撓み難い第２弾性部材とを備えたことを要旨とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の倣い装置において、前記両弾性部材は、薄板状に形成され、Ｚ軸を中心とする回転方向への剛性が高い形状であることを要旨とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の倣い装置において、前記両弾性部材のうちいずれか一方は可動部材に連結され、他方は両弾性部材を支持する支持体に連結されていることを要旨とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１項に記載の倣い装置において、前記可動部材を対象物に当接させた状態で所定の位置に保持する位置ずれ防止手段が設けられていることを要旨とする。
【００１２】
以下、本発明の「作用」について説明する。
請求項１に記載の発明の回り止め装置によると、対象物の特定面がＸ軸方向に沿って傾いている場合に、可動部材が対象物の特定面に当接されると、第１弾性部材がＸ軸及びＺ軸方向に沿って撓み、可動部材はＹ軸周りに回動する。又、対象物の特定面がＹ軸方向に沿って傾いている場合に、可動部材が対象物の特定面に当接されると、第２弾性部材がＹ軸及びＺ軸方向に沿って撓み、可動部材はＸ軸周りに回動する。以上のようにして、可動部材が対象物の特定面に沿って倣う。可動部材が倣うときにおいて、両弾性部材はいずれもＺ軸を中心とする回転方向に撓みにくいため、可動部材がＺ軸周りに回動するのを規制することができる。従って、可動部材がＺ軸周りに回動するのを規制するのに、例えばエア等の静圧を利用していないので、装置全体が複雑化及び大型化することがない。
また、上記回り止め装置を備えた倣い装置によると、固定部材と可動部材との間に加圧流体が噴出されるため、その加圧流体のもたらす静圧が両部材の間に作用する。これにより、両部材は非接触となるため、両部材間に摺動抵抗がほとんど作用しない。よって、両部材のうちいずれかを回動させて、当接面を対象物の特定面に対して平行にすることが可能になる。このとき、回り止め装置により、回動する部材は、その当接面に対して直交する軸線周りの回動が規制される。従って、高精度な倣いを行うことが可能になる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によると、両弾性部材は、薄板状に形成されているため、装置全体を小型化することが可能になる。しかも、補強部材等を取り付けることなく、弾性部材の形状によってＺ軸を中心とする回転方向への剛性を高くしているため、部品点数を少なくすることができ、製造コストの低減につなげることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によると、両弾性部材のうちいずれか一方は可動部材に連結され、他方は両弾性部材を支持する支持体に連結されている。そのため、可動部材の回転中心を含む面上に、弾性部材を配置する必要がない。従って、倣い装置の設計の自由度を高くすることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によると、位置ずれ防止手段によって、対象物に当接している可動部材を所定の位置に保持することが可能になる。そのため、可動部材が極めて小さい荷重で動作する場合であっても、それを対象物に対して倣わせた状態に確実に保持することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、本実施形態において、倣い装置１０の上下（鉛直）方向をＺ軸方向とし、このＺ軸方向に対して直交し、かつ同一水平面上において互いに直交する方向をＸ軸方向及びＹ軸方向とする。
【００１８】
図１〜図３に示すように、金属製の基台１１の下面には、凹状半球面１２ａを有する環状多孔質材１２が設けられている。固定部材である環状多孔質材１２の形成材料としては、例えば焼結アルミニウム、焼結銅、焼結ステンレス等の金属材料を使用することができる。その他にも、焼結三ふっ化樹脂、焼結四ふっ化樹脂、焼結ナイロン樹脂、焼結ポリアセタール樹脂等のような合成樹脂材料や、焼結カーボン、焼結セラミックスなどが使用可能である。
【００１９】
基台１１の一側面（図１の左側）にはポート１３が形成され、このポート１３は図示しない圧力供給源に接続されている。ポート１３はエア通路１３ａを介して基台１１に形成された環状溝１４に連通されている。この環状溝１４は前記環状多孔質材１２の裏面に開口されている。そして、図示しない圧力供給源から加圧流体としての加圧エアが、ポート１３、エア通路１３ａ及び環状溝１４を介して環状多孔質材１２の表面全体から噴出される。
【００２０】
環状多孔質材１２において凹状半球面１２ａの外周縁に位置する箇所には、吸引用環状溝１７が形成されている。基台１１の他側面（図１の右側）には、真空引きポート１８が形成され、その真空引きポート１８には図示しない吸引ポンプが接続されている。この真空引きポート１８はエア通路１８ａを介して吸引用環状溝１７に連通されている。そして、吸引ポンプから真空引きポート１８、エア通路１８ａを介してエアが吸引され、吸引用環状溝１７に沿ってエアによる吸引力が作用する。
【００２１】
環状多孔質材１２の下側には、金属製の揺動体２０が設けられている。揺動体２０の上面には、凸状半球面２０ａが形成され、この凸状半球面２０ａの曲率半径は、前記凹状半球面１２ａの曲率半径と同じになっている。従って、揺動体２０の凸状半球面２０ａは、環状多孔質材１２の凹状半球面１２ａに対して係合されており、凸状半球面２０ａに沿って揺動する。
【００２２】
揺動体２０の中央部下面には、対象物としての基板Ｋの上面（特定面）に半導体チップを接着するためのツール２１が突設されている。なお、図１に示す符号Ｒは、凸状半球面２０ａ及び凹状半球面１２ａの曲率半径を示し、その曲率中心はツール２１の先端面（基板Ｋの上面）にある。従って、本実施形態では、ツール２１の先端面がワーク当接面２１ａ、いわゆる倣い面となっており、その面上に揺動体２０の回転中心Ｃが存在している。ちなみに、揺動体２０によるＸ軸及びＹ軸周りの回動可能な角度（倣い角度）は、平常時のバランス状態を０゜とすると、±０．５゜に設定されている。本実施形態では、揺動体２０とツール２１とから可動部材が構成されている。
【００２３】
基台１１の中央部には、位置ずれ防止手段としてのマグネット２３がマグネットホルダ２４を介してネジ２５によって取り付けられている。揺動体２０の中心には上下方向に沿って延びるシャフト２６が複数のネジ２７によって固定されている。そのシャフト２６の先端部は、前記マグネット２３及びマグネットホルダ２４にそれぞれ形成された挿通孔２３ａ，２４ａを介して同ホルダ２４の上面から突出されている。
【００２４】
マグネット２３は、その磁力によって揺動体２０が微妙に位置ずれするのを防止する役割を果たす。従って、極めて小さい荷重で動作する揺動体２０であっても、倣わせた状態に確実に保持することが可能である。又、倣い装置１０の電源が突然遮断され、真空引きポート１８に対するエアの吸引が停止した場合でも、マグネット２３の磁力のみで揺動体２０を倣わせた状態に保持することが可能になる。
【００２５】
次に、本実施形態の要部について説明する。
図１〜図３に示すように、前記基台１１上には回り止め装置３１が設けられている。この回り止め装置３１は、下面が開口された支持体としての固定ケーシング３２を備え、この固定ケーシング３２は複数のネジ３３によって基台１１上に取り付けられている。これにより、固定ケーシング３２の下部開口部が基台１１によって塞がれている。固定ケーシング３２においてシャフト２６の先端部に位置する箇所には、円柱状の連結ブロック３５が設けられている。連結ブロック３５は、揺動体２０が揺動するのに伴い一体的に可動する。
【００２６】
固定ケーシング３２において連結ブロック３５の上方に位置する箇所には、正方形状をなす金属製の薄板３６が収容されている。薄板３６には、その中央部がワイヤカット等によって切り抜かれることにより複数の板バネ３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄが形成されている。本実施形態において、板バネ３７ａ〜３７ｄは４つ存在し、Ｘ軸方向において第１弾性部材としての第１板バネ３７ａ，３７ｂが２つ対向配置され、Ｙ軸方向において第２弾性部材としての第２板バネ３７ｃ，３７ｄが２つ対向配置されている。
【００２７】
各板バネ３７ａ〜３７ｄは、その先端部において薄板３６の中心側に向けて突設された接続部３８を有している。各接続部３８は同一円周上において等間隔（９０゜）に配置されている。そして、Ｘ軸方向に配置された第１板バネ３７ａ，３７ｂの接続部３８には、上方に突設された第１連結ピン３９が挿入固定されている。第１連結ピン３９の先端部は前記固定ケーシング３２の内頂面に嵌入され、第１板バネ３７ａ，３７ｂと固定ケーシング３２とが互いに連結されている。
【００２８】
又、第２板バネ３７ｃ，３７ｄの接続部３８には、下方に突設された第２連結ピン４０が挿入固定されている。この第２連結ピン４０の先端部は連結ブロック３５の上面に嵌入され、第２板バネ３７ｃ，３７ｄと連結ブロック３５とが互いに連結されている。
【００２９】
各板バネ３７ａ〜３７ｄは、薄板３６の外縁に沿って延びる細長Ｕ字状にそれぞれ形成されている。この形状により、第１板バネ３７ａ，３７ｂは、それぞれＸ軸方向及びＺ軸方向に沿って撓み易く、かつＺ軸を中心とする回転方向に撓み難くなっている。これに対して、第２板バネ３７ｃ，３７ｄは、それぞれＹ軸方向及びＺ軸方向に沿って撓み易く、かつＺ軸周りに撓み難くなっている。要するに、各板バネ３７ａ〜３７ｄは、いずれもＺ軸を中心とする回転方向への剛性が高い形状となっている。
【００３０】
従って、揺動体２０がＹ軸周りに回動する場合には、第２板バネ３７ｃ，３７ｄはＸ軸方向に沿って撓み難く、第１板バネ３７ａ，３７ｂがＸ軸方向及びＺ軸方向に沿って撓み易い。又、揺動体２０がＸ軸周りに回動する場合には、第１板バネ３７ａ，３７ｂはＹ軸方向に沿って撓み難く、第２板バネ３７ｃ，３７ｄがＹ軸方向及びＺ軸方向に沿って撓み易い。そして、揺動体２０がＸ軸周り及びＹ軸周りに回動すると、揺動体２０は、全ての板バネ３７ａ〜３７ｄが抵抗力となってＺ軸周りに回動するのが規制される。
【００３１】
次に、上記のように構成された倣い装置１０を用いて基板Ｋに半導体チップを圧着するには次のように行う。
ワークＷを吸着する前において、ポート１３からエア通路１３ａを介して加圧エアが供給され、環状多孔質材１２の表面全体から揺動体２０の上面に向けて加圧エアが噴出される。これにより、揺動体２０と環状多孔質材１２との界面に静圧がもたらされ、揺動体２０は環状多孔質材１２から離間する。それと同時に、真空引きポート１８からエア通路１８ａを介してエアが吸引され、環状溝１７内は負圧になる。そして、揺動体２０には凹状半球面１２ａへの吸引力が働き、同揺動体２０は基台１１に引き寄せられる。よって、環状多孔質材１２から揺動体２０が離れる力と、揺動体２０が環状多孔質材１２側に引き寄せられる力とが釣り合うことにより、揺動体２０は環状多孔質材１２に対して非接触な状態で回動可能に支持される。
【００３２】
この状態で倣い装置１０全体が下降して基板Ｋに接近すると、ツール２１の先端面が基板Ｋに当接する。例えば、基板Ｋの上面がＹ軸方向に沿って傾斜していれば、その傾斜角度に追従するように、揺動体２０はＸ軸周りに回動する。このとき、揺動体２０がＺ軸周りに回動しようとしても、各板バネ３７ａ〜３７ｄが撓み難いため、それが抵抗力となって同Ｚ軸周りに回動することがない。
【００３３】
ここで、図４（ａ）に示すように、揺動体２０の重心Ｇは、その回転中心Ｃよりも上方に位置している。そのため、揺動体２０の姿勢バランスが悪く、揺動体２０及びツール２１の自重により傾動しやすい。環状多孔質材１２の凹状半球面１２ａに沿って揺動体２０がＸ軸方向に傾動すると、連結ブロック３５も傾動する。つまり、連結ブロック３５はＸＺ両軸方向へ移動することになる。このとき、連結ブロック３５が傾動する側の第１板バネ３７ａ，３７ｂの弾性力により、連結ブロック３５が傾動前の位置に押し戻される。これにより、揺動体２０の傾動が規制される。
【００３４】
一方、凹状半球面１２ａに沿って揺動体２０がＹ軸方向に傾動すると、その傾動に伴って連結ブロック３５も傾動する。つまり、連結ブロック３５はＹＺ両軸方向へ移動することになる。このとき、連結ブロック３５が傾動する側の第２板バネ３７ｃ，３７ｄの弾性力により、連結ブロック３５が傾動前の位置に押し戻される。これにより、揺動体２０の傾動が規制される。従って、板バネ３７ａ〜３７ｄの弾性力により、揺動体２０の中心は、基台１１の中心と一致するように保持される。
【００３５】
図４（ｂ）に示すように、揺動体２０が傾いた状態においては、揺動体２０及びツール２１が傾動する方向に、それらの自重による回転モーメントＭが作用する。例えばＸ軸方向に揺動体２０が傾動した場合に、第１板バネ３７ａ，３７ｂの弾性力により、連結ブロック３５が反傾動側に押し戻されようとする。すなわち、Ｘ軸方向の回転モーメントＭは、第１板バネ３７ａ，３７ｂの弾性力により軽減される。
【００３６】
Ｙ軸方向に揺動体２０が傾動した場合に、第２板バネ３７ｃ，３７ｄの弾性力により、連結ブロック３５が反傾動側に押し戻されようとする。すなわち、Ｙ軸方向の回転モーメントＭは、第２板バネ３７ｃ，３７ｄの弾性力により軽減される。以上説明したように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における回転モーメントＭの軽減により、ワークＷにかかる偏荷重ｍｇを軽減することが可能になる。ちなみに、偏荷重ｍｇは、理論上ゼロにすることが可能である。
【００３７】
倣い動作が終了した後は、ポート１３への加圧エアの供給が停止されて、環状多孔質材１２の表面から加圧エアの噴出が停止される。これに対して、真空引きポート１８からエアの真空引きは継続される。そのため、環状多孔質材１２から揺動体２０を離そうとする力はゼロになり、揺動体２０を環状多孔質材１２に引き寄せようとする力のみが働くことになる。これにより、揺動体２０は環状多孔質材１２側に押圧される。従って、揺動体２０が回動不能に固定されるため、ツール２１は倣った状態に保持される。
【００３８】
この状態で、倣い装置１０及びツール２１が上昇して基板Ｋから離れ、ツール２１の先端面に図示しない半導体チップが取り付けられた後、倣い装置１０及びツール２１を再び下降させる。そして、ツール２１が基板Ｋに押し付けられ、ツール２１の先端部に取り付けられた半導体チップが基板Ｋに圧着される。
【００３９】
従って、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１） 回り止め装置３１は、薄板状の第１板バネ３７ａ，３７ｂと、第２板バネ３７ｃ，３７ｄとを備えている。そのため、揺動体２０の回り止めするのに、エア等の静圧を利用していないので、回り止め装置３１の構成を簡略化することができる。よって、回り止め装置３１の製造コストを低減することができ、倣い装置１０全体の製造コストの低減につなげることができる。
【００４０】
（２） 薄い板バネ３７ａ〜３７ｄによって、固定ケーシング３２と揺動体２０とを連結しているにすぎないので、回り止め装置３１が上下方向の長さを短くでき、回り止め装置３１を小型化することができる。従って、倣い装置１０全体を小型化することができる。
【００４１】
（３） 第１板バネ３７ａ，３７ｂは、揺動体２０がＹ軸周りに回動するとき、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に沿って撓み易く、かつＺ軸線を中心とする回転方向に撓み難くなっている。又、第２板バネ３７ｃ，３７ｄは、揺動体２０がＸ軸周りに回動するとき、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に沿って撓み易く、かつＺ軸周りに撓み難くなっている。そのため、基板Ｋからツール２１を離した際に、これら板バネ３７ａ〜３７ｄの弾性力によって、基台１１の中心に揺動体２０の中心を一致させ易くすることができる。つまり、揺動体２０の中心を、基準となる元の位置（Ｚ軸上の点）に正確かつ迅速に復帰させることができ、再現性の向上を図ることができる。
【００４２】
（４） 第１板バネ３７ａ，３７ｂと固定ケーシング３２とが、第１連結ピン３９を介して互いに連結されている。又、第２板バネ３７ｃ，３７ｄと揺動体２０とが第２連結ピン４０を介して互いに連結されている。そのため、揺動体２０の回転中心Ｃを含む面上に、各板バネ３７ａ〜３７ｄを配置する必要がない。別の言い方をすれば、板バネ３７ａ〜３７ｄがある位置と揺動体２０の回転中心Ｃとを離れた位置に設定することができる。従って、倣い装置１０の設計の自由度を高くすることができる。
【００４３】
（５） 各板バネ３７ａ〜３７ｄは、揺動体２０の中心を基台１１の中心に一致させる戻し力としても働く。そのため、倣い状態において、揺動体２０及び連結ブロック３５が傾動する方向に、それらの自重による回転モーメントＭが作用しても、それらを反傾動側に押し戻すことができる。よって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の回転モーメントＭを軽減することができるので、基板Ｋにかかる偏荷重ｍｇを軽減することができる。
【００４４】
（６） 基台１１の中央部には、揺動体２０に取り付けられたシャフト２６を引きつけるためのマグネット２３が設けられている。そのため、マグネット２３による磁力と、吸引用環状溝１７で発生するエアの吸引力とによって、揺動体２０が微妙に位置ずれするのを防止できる。従って、極めて小さい荷重で動作する揺動体２０であっても、倣わせた状態に確実に保持することができる。又、倣い装置１０の電源が突然遮断され、真空引きポート１８からのエアの吸引が停止した場合でも、マグネット２３の磁力のみで揺動体２０を倣わせた状態に保持することができる。
【００４５】
（７） 環状多孔質材１２は基台１１の下面全体を占めている。これにより、揺動体２０の凸状半球面２０ａ全体を環状多孔質材１２にてカバーできるので、加圧エアを凸状半球面２０ａ全体に当てることができる。従って、より大きい荷重で基板Ｋの上面に可動部材２１のワーク当接面２１ｂを当接させても、揺動体２０を滑らかに揺動させることができるので、高精度な倣い動作を実現することができる。
【００４６】
（８） 環状多孔質材１２には吸引用環状溝１７が形成されている。ツール２１を倣わせたり、揺動体２０を吸着する際に、揺動体２０の凸状半球面２０ａが吸引用環状溝１７の開口部付近に当っても、金属製の揺動体２０は合成樹脂製の吸引用環状溝１７よりも明らかに硬質であるので、凸状半球面２０ａの損傷を防止できる。
【００４７】
（９）吸引用環状溝１７は環状多孔質材１２の外周縁に沿って設けられている。そのため、内周縁にある場合と比較して吸着面積を大きくすることができ、揺動体２０の吸着力を向上することができる。それとともに、揺動体２０の凸状半球面２０ａの外縁部が吸引されるため、揺動体２０を安定した状態で吸着保持することができる。
【００４８】
（第２実施形態）
図５，図６に示すように、本実施形態における倣い装置８０に設けられた基台１１の凹状半球面１２ａには、半球凹状多孔質材８１が設けられている。基台１１の凹状半球面１２ａには、凹部８２が形成されている。この凹部８２は、半球凹状多孔質材８１の裏面全体に開口されている。そして、ポート１３から供給される加圧エアがエア通路１３ａ、凹部８２を介して半球凹状多孔質材８１に供給される。
【００４９】
図５〜図７に示すように、揺動体２０は半球状に形成されており、半球凹状多孔質材８１に係合されている。本実施形態では、前記ツール２１が省略され、揺動体２０の上面がワーク当接面２０ｂとなっているため、揺動体２０のみで可動部材が構成されている。
【００５０】
ワーク当接面２０ｂの外縁には、９０゜ピッチで矩形状の取付溝８３が４箇所形成されている。この取付溝８３には、同じく平面から見て矩形状をなす板バネ８４ａ〜８４ｄが係合されている。各板バネ８４ａ〜８４ｄの一端はスポット溶接等により揺動体２０に固定され、他端は基台１１の上面に固定されている。これにより、揺動体２０はＺ軸周りの回動が規制されている。
【００５１】
各板バネ８４ａ〜８４ｄの中央部には、半円筒状の折曲部８８が形成されている。この折曲部８８は、基台１１の上面に形成された環状段部８７に非接触状態で配置されている。折曲部８８の存在により、各板バネ８４ａ〜８４ｄはＸ軸周り及びＹ軸周りにねじれ変形可能となっている。従って、Ｘ軸上にある板バネ８４ａ，８４ｃの折曲部８８がねじれ変形することにより、揺動体２０はＸ軸周りへの回動が許容される。これに対して、Ｙ軸上にある板バネ８４ｂ，８４ｄの折曲部８８がねじれ変形することにより、揺動体２０はＹ軸周りの回動が許容される。ちなみに、本実施形態において、揺動体２０によるＸ軸及びＹ軸周りの回動可能な角度は、平常時のバランス状態を０゜とすると、±０．５゜になっている。
【００５２】
次に、上記のように構成された第２実施形態における倣い装置８０の作用について説明する。
ポート１３に加圧エアが供給され、揺動体２０が半球凹状多孔質材８１に対して非接触な状態で回動可能に支持される。倣い装置８０全体が上昇して対象物としてのワークＷに接近すると、揺動体２０のワーク当接面２０ｂがワークＷに当接する。すると、ワークＷの下面（特定面）がＹ軸方向に沿って傾斜していれば、各板バネ８４ａ，８４ｃがねじれ変形し、その傾斜角度に追従するように、揺動体２０はＸ軸周りに回動する。これに対して、ワークＷの下面がＸ軸方向に沿って傾斜していれば、各板バネ８４ｂ，８４ｄがねじれ変形し、その傾斜角度に追従するように、揺動体２０はＹ軸周りに回動する。以上のように、揺動体２０はＺ軸周りに回動することなく、ツール２１のワーク当接面２０ｂがワークＷに対し平行となるように倣う。
【００５３】
従って、この第２実施形態においても、前述した第１実施形態とほぼ同様の効果を発揮させることができる。又、この第２実施形態においては、第１実施形態に示す回り止め装置３１と異なり、その構成を簡略化することができるため、倣い装置８０の製造コストを低減することができる。又、この実施形態の回り止め装置は、複数の板バネ８４ａ〜８４ｄによって、基台１１と揺動体２０とを単に連結しているにすぎないので、倣い装置８０が大型化するのを防止できる。
【００５４】
更に、各板バネ８４ａ〜８４ｄには、折曲部８８が形成されている。そのため、各板バネ８４ａ〜８４ｄがねじれ変形しやすくなる。そのため、揺動体２０はワークＷの傾斜面に沿って確実に追従させることができる。
【００５５】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 第１実施形態の別例として、薄板３６の形状を円形状又は多角形状にしてもよい。
【００５６】
・ 第１及び第２実施形態において、揺動体２０をより強固に回動不能にするために、揺動体２０を倣わせた後に加圧用ポート１３からもエアの真空引きを行ってもよい。
【００５７】
・ 前記第１及び第２実施形態では、揺動体２０に凸状半球面２０ａが形成され、環状多孔質材１２に凹状半球面１２ａが形成されている。これ以外にも、凸状半球面２０ａと環状多孔質材１２ａとの関係を逆にしてもよい。すなわち、揺動体２０に凹状半球面を形成し、環状多孔質材１２に凸状半球面を形成し、揺動体２０と環状多孔質材１２とを係合してもよい。
【００５８】
・ 第１及び第２実施形態の別例として、倣い装置１０，８０をそれぞれ上下反対向きにして使用してもよい。
・ 第２実施形態の別例として、折曲部８８を省略し、各板バネ８４ａ〜８４ｄの形状を単なる片状にしてもよい。
【００５９】
・ 第２実施形態の別例として、図８に示すように、各板バネ８４ａ〜８４ｄの形状をＳ字状に形成してもよい。又、図示しないが、直線状に形成された板バネ８４ａ〜８４ｄをＸ軸又はＹ軸に対して斜めに配置してもよい。
【００６０】
・ 第１及び第２実施形態の別例として、図９，図１０に示すように、基台１１のＸ軸方向両側面及びＹ軸方向両側面に支持体９０，９１を固定する。Ｘ軸方向における支持体９０同士、Ｙ軸方向における支持体９１同士が対向する側面には、揺動体２０の中心に向けてピン９２，９３を突設し、各ピン９２，９３の先端部を揺動体２０の側面に形成した係合孔９４，９５に係入する。そして、各ピン９２，９３の先端部にＯリング９６，９７を設け、そのＯリング９６，９７の外周面を、それぞれの係合孔９４，９５の内周面に当接させる。なお、この場合のＯリング９６，９７の硬度は３０゜〜７０゜となっている。
【００６１】
この構成にすれば、Ｙ軸方向にあるＯリング９６，９７が弾性変形することにより、揺動体２０はＸ軸周りに回動する。又、Ｘ軸方向にあるＯリング９６，９７が弾性変形することにより、揺動体２０はＹ軸周りに回動する。なおピン９２，９３、係合孔９４，９５及びＯリング９６，９７の設置は、Ｘ軸方向又はＹ軸方向のいずれか一方だけでもよい。
【００６２】
次に、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に示す。
（１）前記固定部材は、前記可動部材の表面に向けて加圧エアを噴出可能な多孔質材から形成され、その多孔質材に前記凹状の曲面が形成されていることを特徴とする倣い装置。
【００６３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、小型化及び製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における倣い装置の断面図。
【図２】要部を示す分解斜視図。
【図３】要部を示す平面図。
【図４】（ａ）はバランス状態における倣い装置の説明図、（ｂ）は倣った状態における倣い装置の説明図。
【図５】第２実施形態における倣い装置の平面図。
【図６】図５の６−６断面図。
【図７】要部を示す分解斜視図。
【図８】別例を示す倣い装置の平面図。
【図９】図８とは異なるタイプの倣い装置の平面図。
【図１０】図９の１０Ａ−１０Ａ断面図。
【符号の説明】
１０…倣い装置、１２…環状多孔質材（固定部材）、１２ａ…凹状半球面、２０…揺動体（可動部材）、２１…ツール（可動部材）、２３…マグネット位置ずれ防止手段）、３１…回り止め装置、３２…支持体（固定ケーシング）、３７ａ，３７ｂ…第１弾性部材（第１板バネ）、３７ｃ，３７ｄ…第２弾性部材（第２板バネ）、Ｋ…基板（対象物）、基板Ｋの上面（特定面）。
Claims (4)
- 凹状半球面及び凸状半球面のうちいずれか一方を備える固定部材に、他方を備える可動部材を回動可能に設け、対象物の特定面に前記可動部材を当接させることにより、その当接面を前記対象物の特定面に対し平行となるように倣わせるようにした倣い装置であって、
前記両部材との間に加圧流体を噴出することにより、前記両部材同士を非接触にし、可動部材を前記当接面に対して直交する軸線周りに回動規制するために回り止め装置を備え、該回り止め装置は、対象物の特定面に当接して同特定面と平行に倣う可動部材の回動を規制するとともに、回り止め装置は、
前記可動部材がＹ軸周りに回動するとき、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に沿って撓み易く、かつＺ軸を中心とする回転方向に撓み難い第１弾性部材と、
前記可動部材がＸ軸周りに回動するとき、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に沿って撓み易く、かつＺ軸を中心とする回転方向に撓み難い第２弾性部材と
を備えたことを特徴とする倣い装置。 - 前記両弾性部材は、薄板状に形成され、Ｚ軸を中心とする回転方向への剛性が高い形状であることを特徴とする請求項１に記載の倣い装置。
- 前記両弾性部材のうちいずれか一方は可動部材に連結され、他方は両弾性部材を支持する支持体に連結されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の倣い装置。
- 前記可動部材を対象物に当接させた状態で所定の位置に保持する位置ずれ防止手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の倣い装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000254581A JP4041645B2 (ja) | 1999-08-25 | 2000-08-24 | 倣い装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23871999 | 1999-08-25 | ||
| JP11-238719 | 1999-08-25 | ||
| JP2000254581A JP4041645B2 (ja) | 1999-08-25 | 2000-08-24 | 倣い装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001135648A JP2001135648A (ja) | 2001-05-18 |
| JP4041645B2 true JP4041645B2 (ja) | 2008-01-30 |
Family
ID=26533850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000254581A Expired - Fee Related JP4041645B2 (ja) | 1999-08-25 | 2000-08-24 | 倣い装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4041645B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5320736B2 (ja) * | 2007-12-28 | 2013-10-23 | 株式会社ニコン | 半導体ウエハ貼り合わせ装置 |
| JP5009778B2 (ja) * | 2007-12-28 | 2012-08-22 | 住友重機械工業株式会社 | チルトステージ |
| JP5053949B2 (ja) * | 2008-07-23 | 2012-10-24 | Ｃｋｄ株式会社 | 倣い装置 |
| JP7053308B2 (ja) * | 2018-02-27 | 2022-04-12 | キヤノンマシナリー株式会社 | プレス装置及びプレス装置調整方法 |
-
2000
- 2000-08-24 JP JP2000254581A patent/JP4041645B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001135648A (ja) | 2001-05-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4098949B2 (ja) | 倣い装置 | |
| JPH0269612A (ja) | 座標測定機におけるプローブヘッド用の支承部 | |
| JP2005229122A (ja) | 移送装置 | |
| JP4041645B2 (ja) | 倣い装置 | |
| JP2010274358A (ja) | クランプ装置 | |
| US20210236919A1 (en) | Operation device | |
| JP3857537B2 (ja) | 倣い装置 | |
| JP2002364799A (ja) | チルト可能テーブル | |
| JP4081226B2 (ja) | 回り止め装置、同装置に対する加圧流体の供給方法、及び倣い装置 | |
| EP1777423A1 (en) | Pivot joint | |
| JP2006114643A (ja) | ウェハ用のチャック | |
| JP4713966B2 (ja) | 倣い装置 | |
| JP3828676B2 (ja) | ポインティング装置 | |
| JP2002076030A (ja) | 回り止め装置及びこれを用いた倣い装置 | |
| JP5370099B2 (ja) | 部品位置決め構造 | |
| JP6825590B2 (ja) | 駆動装置 | |
| JP4276002B2 (ja) | ボタン型電池の製造装置 | |
| JP2004077437A (ja) | 表面性状測定機用検出器 | |
| JPH1056027A (ja) | 素子接合装置 | |
| JP2999696B2 (ja) | ディスク回転駆動装置 | |
| KR200157797Y1 (ko) | 진공 척 | |
| JP2000306979A (ja) | 倣い装置 | |
| CN218974753U (zh) | 可调式光学模块 | |
| CN218974754U (zh) | 可调式光学模块 | |
| JPH06312335A (ja) | ワーク挿入装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050922 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070713 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070724 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070921 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071030 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071112 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101116 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4041645 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101116 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111116 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111116 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121116 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121116 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131116 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |