KR20200120692A - 캐필러리 안내 장치 및 와이어 본딩 장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 신가와
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Abstract

캐필러리 안내 장치(40)는 구멍(7h)에 유지된 캐필러리(8)에 접촉 가능한 안내 본체부(41)와, X축방향을 따라 안내 본체부(41)를 이동시킴으로써, 캐필러리(8)에 접촉 가능한 위치에 안내 본체부(41)를 배치하는 구동부(42)를 갖춘다. 구동부(42)는 안내 본체부(41)에 연결되는 테이블(46)과, X축방향으로 뻗고, 테이블(46)과의 사이에서 마찰저항력을 발휘하는 구동축(47b)과, 구동축(47b)의 단부에 고정됨과 아울러, 구동축(47b)에 초음파를 제공하는 초음파 소자(47a)를 가진다.

Description

캐필러리 안내 장치 및 와이어 본딩 장치
본 발명은 캐필러리 안내 장치 및 와이어 본딩 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1은 와이어 본딩 장치를 개시한다. 와이어 본딩 장치는 본딩 툴인 캐필러리를 가진다. 와이어 본딩 장치는 캐필러리를 사용하여 와이어에 대하여 열 또는 초음파 등을 부여함으로써, 전극에 와이어를 접속한다.
일본 특개 2018-6731호 공보
전자 기기의 제조 공장에서는 대량의 전자 기기를 제조하기 위해서 복수의 제조 장치를 가동시킨다. 제조 장치의 수가 늘어나면, 생산수가 증가한다. 한편, 제조 장치는 각종 메인터넌스 작업을 요한다. 제조 장치의 수만큼 메인터넌스 작업이 발생한다. 따라서, 생산수의 증가와 메인터넌스 작업의 부하는 상반되는 관계에 있다. 그래서, 메인터넌스 작업을 작업자의 손에 의하지 않고 자동적으로 행할 수 있으면, 메인터넌스 작업의 부하를 저감하는 것이 가능하다.
와이어 본딩 장치는 메인터넌스 작업의 하나로서의 캐필러리 교환 작업을 가진다. 그래서, 당해 기술분야에 있어서는 자동적인 캐필러리의 교환 작업을 확실하게 행할 수 있는 기술이 요망되고 있다.
본 발명은 자동적인 캐필러리의 교환 작업을 확실하게 행할 수 있는 캐필러리 안내 장치 및 와이어 본딩 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 하나의 형태는 본딩 툴의 유지 구멍에 캐필러리를 안내하는 캐필러리 안내 장치이다. 캐필러리 안내 장치는, 유지 구멍에 유지된 캐필러리에 접촉 가능한 안내 본체부와, 유지 구멍의 중심축선을 따른 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 안내 본체부를 이동시킴으로써, 캐필러리에 접촉 가능한 위치에 안내 본체부를 배치하는 구동부를 갖춘다. 구동부는, 안내 본체부에 연결되는 이동체와, 제2 방향으로 뻗고, 이동체와의 사이에서 마찰저항력을 발휘하는 구동축과, 구동축의 단부에 고정됨과 아울러, 구동축에 초음파를 제공하는 초음파 발생체를 가진다.
안내 본체부는 본딩 툴에 유지되어 있는 캐필러리에 접촉하는 것이 가능하다. 이 접촉에 의하면, 본딩 툴에 유지되어 있는 캐필러리의 위치를 안내 본체부의 위치로서 보존할 수 있다. 여기서, 캐필러리에 대하여 안내 본체부를 접촉시킬 때, 구동부는 초음파 발생체가 제공하는 초음파에 의해 이동체를 이동시킴으로써, 안내 본체부를 캐필러리에 근접시킨다. 그리고, 캐필러리에 접촉한 안내 본체부의 위치는 이동체와 구동축 사이의 마찰저항력에 의해 유지된다. 즉, 안내 본체부를 캐필러리에 접촉시킨 상태에서는, 안내 본체부가 캐필러리를 압압하는 힘은 존재하지 않는다. 그 결과, 캐필러리를 떼어냈을 때, 본딩 툴에 대한 안내 본체부의 상대적인 위치는 확실하게 유지된다. 즉, 이 안내 본체부에 의해 캐필러리가 안내되면, 본딩 툴의 유지 구멍에 대하여 캐필러리를 확실하게 이끌 수 있다. 따라서, 자동적인 캐필러리의 교환 작업을 확실하게 행할 수 있다.
상기한 캐필러리 안내 장치의 구동부는, 이동체에 부착됨과 아울러, 제1 방향 및 제2 방향의 각각에 교차하는 제3 방향을 따른 진동을 이동체를 통하여 안내 본체부에 제공하는 진동 발생부를 추가로 가져도 된다. 이 구성에 의하면, 안내 본체부를 캐필러리에 확실하게 접촉시킬 수 있다. 따라서, 캐필러리의 위치를 안내 본체부의 위치로서 더욱 양호하게 보존할 수 있다.
상기한 캐필러리 안내 장치의 안내 본체부는, 캐필러리의 측면에 접촉 가능한 안내면과, 안내면에 연속되는 테이퍼면을 포함해도 된다. 안내 본체부의 본딩 툴과 대면하는 주면은, 안내면을 구성하는 개구단을 포함해도 된다. 주면에 대하여 반대측의 안내 본체부의 이면은, 테이퍼면을 구성하는 개구단을 포함해도 된다. 이러한 구성에 의하면, 새로운 캐필러리는 테이퍼면측으로부터 제공된다. 그 결과, 캐필러리의 외주면이 안내면과 어긋나 있는 경우라도, 안내면에 연속되는 테이퍼면을 따라 캐필러리가 이동함으로써, 캐필러리는 안내면으로 이끌려간다. 따라서, 자동적인 캐필러리의 교환 작업을 더욱 확실하게 행할 수 있다.
상기한 캐필러리 안내 장치는, 안내 본체부가 본딩 툴과 접촉한 것을 검지하는 접촉 검지부를 추가로 갖추어도 된다. 접촉 검지부는, 본딩 툴과 안내 본체부 사이에 전위차를 발생시키는 전압 제공부와, 본딩 툴과 안내 본체부와 전압 제공부에 의해 형성되는 전기 회로의 상태에 따라, 안내 본체부가 본딩 툴과 접촉한 것을 나타내는 정보를 얻는 정보 취득부를 추가로 가져도 된다. 이러한 구성에 의하면, 본딩 툴과 안내 본체부와의 접촉을 전기적으로 검출할 수 있다. 따라서, 본딩 툴과 안내 본체부 사이에 작용하는 반력을 매우 작게 할 수 있다. 그렇게 하면, 본딩 툴 에 대한 안내 본체부의 상대적인 위치를 더욱 확실하게 유지할 수 있다.
본 발명의 다른 형태인 본딩 장치는, 유지 구멍에 대하여 착탈 가능하게 유지된 캐필러리를 가지는 본딩 툴과, 유지 구멍을 향하여 캐필러리를 안내부에 의해 안내하면서, 캐필러리를 유지 구멍에 부착하는 장착부를 갖춘다. 안내부는, 유지 구멍에 유지된 캐필러리에 접촉 가능한 안내 본체부와, 유지 구멍의 중심축선을 따른 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 안내 본체부를 이동시킴으로써, 캐필러리에 접촉 가능한 위치에 안내 본체부를 배치하는 구동부를 가진다. 구동부는, 안내 본체부에 연결되는 이동체와, 제2 방향으로 뻗고, 이동체와의 사이에서 마찰저항력을 발휘하는 구동축과, 구동축의 단부에 고정됨과 아울러, 구동축에 초음파를 제공하는 초음파 발생체를 포함한다. 이 본딩 장치는 상기한 캐필러리 안내 장치와 마찬가지의 구성인 안내부를 갖추고 있다. 따라서, 본딩 장치는 자동적인 캐필러리의 교환 작업을 확실하게 행할 수 있다.
본 발명에 의하면, 자동적인 캐필러리의 교환 작업을 확실하게 행할 수 있는 캐필러리 안내 장치 및 와이어 본딩 장치가 제공된다.
도 1은 실시형태에 따른 와이어 본딩 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 와이어 본딩 장치가 가지는 캐필러리 교환 장치를 확대하여 나타내는 사시도이다.
도 3은 캐필러리 유지부의 일부를 단면시하여 나타내는 사시도이다.
도 4는 캐필러리 유지부의 동작을 설명하는 도면이다.
도 5는 캐필러리 교환 장치가 가지는 액추에이터의 주요부를 나타내는 평면도이다.
도 6은 액추에이터의 동작 원리를 설명하는 도면이다.
도 7은 액추에이터의 구체적인 제어를 설명하는 도면이다.
도 8은 액추에이터의 구체적인 제어를 설명하는 도면이다.
도 9는 캐필러리 안내 장치의 일부를 단면시하여 나타내는 사시도이다.
도 10은 캐필러리 안내 장치의 기능 블록도이다.
도 11은 캐필러리 교환 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 12는 도 11에 이어지는 캐필러리 교환 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 13은 도 12에 이어지는 캐필러리 교환 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 14는 도 13에 이어지는 캐필러리 교환 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 15는 도 14에 이어지는 캐필러리 교환 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 16은 도 15에 이어지는 캐필러리 교환 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 17은 캐필러리 유지부 및 캐필러리 안내 장치에 의해 이루어지는 캐필러리의 가이드 기능을 나타내는 도면이다.
도 18은 캐필러리 유지부 및 캐필러리 안내 장치에 의해 이루어지는 캐필러리의 다른 가이드 기능을 나타내는 도면이다.
도 19는 도 16에 이어지는 캐필러리 교환 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 20은 변형예에 따른 캐필러리 유지부의 단면을 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명을 실시하기 위한 형태를 상세하게 설명한다. 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다.
도 1에 나타내는 와이어 본딩 장치(1)는 예를 들면 프린트 기판 등의 전극을 당해 프린트 기판에 설치된 반도체 소자의 전극에 직경이 가는 금속 와이어를 사용하여 전기적으로 접속한다. 와이어 본딩 장치(1)는 와이어에 대하여 열, 초음파 또는 압력을 제공하여 와이어를 전극에 접속한다. 와이어 본딩 장치(1)는 베이스(2)와, 상기 접속 작업을 위한 본딩부(3)와, 피처리 부품인 프린트 기판 등을 본딩 에어리어에 반송하는 반송부(4)를 가진다.
본딩부(3)는 본딩 툴(6)을 포함한다. 본딩 툴(6)의 선단에는 초음파 혼(7)이 설치된다. 초음파 혼(7)의 선단에는 와이어에 대하여 열, 초음파 또는 압력을 제공하기 위한 캐필러리(8)가 착탈 가능하게 설치된다.
이하의 설명에 있어서, 초음파 혼(7)이 뻗는 방향을 X축(제2 방향)으로 한다. 반송부(4)에 의해 프린트 기판이 반송되는 방향을 Y축(제3 방향)으로 한다. 캐필러리(8)가 본딩 동작을 행할 때 이동하는 방향(제1 방향)을 Z축으로 한다.
캐필러리(8)는 정기적인 교환을 요하는 부품이다. 그래서, 와이어 본딩 장치(1)는 작업자에 의한 조작을 통하지 않고 캐필러리(8)를 자동적으로 교환하는 캐필러리 교환 장치(9)를 가진다.
캐필러리 교환 장치(9)는 초음파 혼(7)에 부착된 캐필러리(8)를 회수한다. 또한 캐필러리 교환 장치(9)는 초음파 혼(7)에 대하여 새로운 캐필러리(8)를 장착한다. 캐필러리(8)의 교환 작업은 캐필러리(8)를 회수하는 작업과, 캐필러리(8)를 장착하는 작업을 포함한다. 캐필러리(8)의 교환 작업은 미리 설정된 조건을 만족한 경우에 자동적으로 실시된다. 예를 들면 당해 조건은 본딩 작업의 횟수로 해도 된다. 즉, 소정 횟수의 본딩 작업을 실시할 때마다 캐필러리(8)를 교환하는 작업을 행하는 것으로 해도 된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 캐필러리 교환 장치(9)는 주요한 구성 요소로서, 캐필러리 반송 장치(10)(장착부)와, 캐필러리 안내 장치(40)(안내부)를 가진다. 캐필러리 교환 장치(9)는 부가적인 구성 요소로서, 착탈 지그(61)와 지그 구동부(62)를 가진다. 지그 구동부(62)는 착탈 지그(61)를 구동한다.
<캐필러리 반송 장치>
캐필러리 반송 장치(10)는 초음파 혼(7)에 부착되어 있는 캐필러리(8)를 떼어낸다. 캐필러리 반송 장치(10)는 초음파 혼(7)에 대하여 캐필러리(8)를 반송한다. 캐필러리 반송 장치(10)는 캐필러리 유지부(11)와 액추에이터(12)를 가진다.
<캐필러리 유지부>
캐필러리 유지부(11)는 캐필러리(8)를 유지한다. 캐필러리 유지부(11)는 홀더(14)룰 통하여 액추에이터(12)에 부착된다. 캐필러리 유지부(11)는 Z축의 방향으로 뻗는 원기둥 형상을 나타낸다. 캐필러리 유지부(11)의 하단은 홀더(14)에 유지되어 있다. 캐필러리 유지부(11)의 상단에는 캐필러리(8)가 착탈 가능하게 꽂아넣어진다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 캐필러리 유지부(11)는 주요한 구성 요소로서, 상측 소켓(16)과, 코일 스프링(17)과, 하측 소켓(18)과, 오링(19)을 가진다. 상측 소켓(16), 코일 스프링(17) 및 하측 소켓(18)은 공통되는 축선 상에 배치된다. 구체적으로는 위로부터 순서대로 상측 소켓(16), 코일 스프링(17) 및 하측 소켓(18)의 순서로 배치된다.
상측 소켓(16)은 대략 원통 형상을 나타낸다. 상측 소켓(16)은 상단면(16a)으로부터 하단면(16b)에 이르는 관통 구멍(16h)을 가진다. 상측 소켓(16)은 캐필러리(8)의 테이퍼면(8a)를 유지한다. 따라서, 관통 구멍(16h)의 내경은 캐필러리(8)의 테이퍼면(8a)의 외경에 대응한다. 예를 들면 관통 구멍(16h)의 내경은 캐필러리 본체(8b)의 외경보다 작다. 관통 구멍(16h)의 상단면(16a)측에는 오링(19)을 위한 스폿페이싱부(16c)가 설치된다. 스폿페이싱부(16c)는 오링(19)을 수용 가능한 치수를 가진다. 스폿페이싱부(16c)의 깊이는 오링(19)의 높이와 동일한 정도이다. 스폿페이싱부(16c)의 내경은 오링(19)의 외경과 동일한 정도이다.
오링(19)은 소위 토러스상의 형상을 나타낸다. 오링(19)은 캐필러리(8)의 테이퍼면(8a)에 대하여 직접적으로 접촉한다. 오링(19)은 캐필러리 유지부(11)에 있어서 캐필러리(8)를 유지한다. 이 유지는 오링(19)의 표면에 형성되는 점착층에 의해 이루어진다. 오링(19)의 내경은 관통 구멍(16h)의 내경과 대략 동일한 정도이다. 오링(19)에는 캐필러리(8)의 테이퍼면(8a)이 꽂아넣어진다.
상측 소켓(16)은 외주면에 설치된 단차(16d)를 가진다. 따라서, 상단면(16a)의 외경은 하단면(16b)의 외경과 상이하다. 구체적으로는 하단면(16b)의 외경은 상단면(16a)의 외경보다 약간 작다. 하단면(16b)측의 가는 직경부(16e)에는 코일 스프링(17)이 끼워넣어진다.
하측 소켓(18)은 대략 원통 형상을 나타낸다. 하측 소켓(18)의 상단면(18a)은 상측 소켓(16)의 하단면(16b)과 대면한다. 하측 소켓(18)의 외형 형상은 상측 소켓(16)의 외형 형상과 동일하다. 하측 소켓(18)의 외주면에는 단차(18d)가 설치된다. 하측 소켓(18)은 상측 소켓(16)과는 반대로, 상단면(18a)측에 가는 직경부(18e)가 설치된다. 가는 직경부(18e)에도 코일 스프링(17)이 끼워넣어진다. 하측 소켓(18)의 하단면(18b)측의 굵은 직경부(18f)는 홀더(14)에 의해 협지되어 있다.
코일 스프링(17)은 압축 스프링이다. 코일 스프링(17)의 상단측은 상측 소켓(16)의 가는 직경부(16e)에 끼워넣어진다. 코일 스프링(17)의 하단측은 하측 소켓(18)의 가는 직경부(18e)에 꽂아넣어진다. 이들 상측 소켓(16)과 코일 스프링(17)은 가요부(15)를 구성한다. 따라서, 상측 소켓(16)과 하측 소켓(18)은 코일 스프링(17)에 의해 연결되어 있다. 코일 스프링(17)은 축선(17A)의 방향 및 축선(17A)과 교차하는 방향으로 탄성을 가진다. 그 결과, 상측 소켓(16)은 하측 소켓(18)에 대한 상대적인 위치를 변경할 수 있다.
상기한 구성을 가지는 캐필러리 유지부(11)는 도 4에 나타내는 유지 태양을 가진다. 도 4의 (a)부는 초기 태양에 있어서의 캐필러리 유지부(11)를 나타낸다. 도 4의 (b)부는 제1 변형 태양에 있어서의 캐필러리 유지부(11)를 나타낸다. 도 4의 (c)부는 제2 변형 태양에 있어서의 캐필러리 유지부(11)를 나타낸다.
도 4의 (a)부에 나타내는 바와 같이, 제1 유지 태양에 따른 캐필러리 유지부(11)에서는, 상측 소켓(16)의 축선(16A)은 하측 소켓(18)의 축선(18A)에 대하여 중복되어 있다. 또한 캐필러리(8)의 축선(8A)도 당해 축선(16A, 18A)에 중복된다.
도 4의 (b)부에 나타내는 바와 같이, 제2 유지 태양에 따른 캐필러리 유지부(11)에서는, 상측 소켓(16)의 축선(16A)은 하측 소켓(18)의 축선(18A)에 대하여 중복되지 않는다. 구체적으로는, 하측 소켓(18)은 홀더(14)에 유지되어 있고, 그 위치가 유지되어 있다. 당해 하측 소켓(18)에 대하여, 상측 소켓(16)이 X축 및 Y축의 방향으로 이동한다. 이 상태에 있어서는 상측 소켓(16)의 축선(16A)은 하측 소켓(18)의 축선(18A)에 대하여 평행하다.
도 4의 (c)부에 나타내는 바와 같이, 제3 변형 태양에 따른 캐필러리 유지부(11)에서는, 상측 소켓(16)의 축선(16A)은 하측 소켓(18)의 축선(18A)에 대하여 중복되어 있다. 즉, 이들 구성은 제1 유지 태양과 동일하다. 한편, 캐필러리(8)의 축선(8A)은 상측 소켓(16)의 축선(16A)에 대하여 기울어 있다. 오링(19)은 토러스의 형상을 가지므로, 캐필러리(8)의 테이퍼면(8a)이 꽂아넣어지는 내주면은 곡면이다. 예를 들면 Z축에 평행한 단면에 있어서의 오링(19)의 단면 형상은 원형이다. 오링(19)에 테이퍼면(8a)이 꽂아넣어진 상태를 단면시하면, 오링(19)은 2개의 접촉부(C1, C2)에 의해 테이퍼면(8a)과 접촉한다. 오링(19)은 캐필러리(8)에 대하여 환 형상의 접촉선(CL)(도 3 참조)에 있어서 접촉하는 선 접촉이다. 이와 같은 접촉 상태에 의하면, 오링(19)에 대하여 캐필러리(8)의 기울기가 허용된다.
<액추에이터>
다시 도 2에 나타내는 바와 같이, 액추에이터(12)는 교환 대상이 되는 캐필러리(8) 및 신규의 캐필러리(8)를 이동시킨다. 또한 액추에이터(12)는 캐필러리(8)를 소정의 위치 및 자세에 있어서 유지한다. 액추에이터(12)는 소정의 병진축(Z축)의 방향을 따른 왕복 이동이 가능하다. 본 실시형태에 있어서, 병진축은 연직 방향(Z축)을 따른다. 따라서, 액추에이터(12)는 연직 방향을 따라 캐필러리(8)를 상하동시킨다. 또한 액추에이터(12)는 회전축(X축)의 둘레에 있어서의 회전이 가능하다. 본 실시형태에 있어서, 회전축은 연직 방향(Z축)과 직교한다. 즉, 회전축은 수평 방향(X축)을 따른다. 따라서, 액추에이터(12)는 수평 방향의 둘레에 캐필러리(8)를 회전시킨다.
액추에이터(12)는 액추에이터 베이스(21)와, 한 쌍의 리니어 모터(22A, 22B)와, 리니어 가이드(24)와, 캐리지(26)와, 제어 장치(27)(도 1 참조)를 가진다.
액추에이터 베이스(21)는 평판 형상을 나타낸다. 액추에이터 베이스(21)는 주면(21a)을 가진다. 주면(21a)의 법선 방향은 수평 방향(X축의 방향)을 따른다. 주면(21a) 상에는 리니어 모터(22A, 22B), 리니어 가이드(24) 및 캐리지(26)가 배치된다.
리니어 모터(22A)는 캐리지(26)를 이동시킨다. 리니어 모터(22A)는 소위 임팩트 구동 방식을 원리로 하는 초음파 모터이다. 리니어 모터(22A)는 구동축(28A)과 초음파 소자(29A)를 가진다. 구동축(28A)은 금속제의 둥근 봉이다. 구동축(28A)의 축선은 액추에이터 베이스(21)의 주면(21a)에 대하여 평행하다. 구동축(28A)을 따라 캐리지(26)가 이동한다. 따라서, 구동축(28A)의 길이는 캐리지(26)의 이동 범위를 결정한다. 구동축(28A)의 하단은 초음파 소자(29A)에 고정된다. 구동축(28A)의 상단은 액추에이터 베이스(21)의 주면(21a)으로부터 돌출되는 가이드(31)에 의해 지지된다. 구동축(28A)의 상단은 당해 가이드(31)에 대하여 고정되어도 되고, 고정되지 않고 접촉하기만 해도 된다. 즉, 구동축(28A)의 하단은 고정단이다. 구동축(28A)의 상단은 고정단 또는 자유단이다.
초음파 소자(29A)는 구동축(28A)에 대하여 초음파를 제공한다. 구체적으로는 초음파가 제공된 구동축(28A)은 Z축을 따라 약간 왕복 이동한다. 초음파 소자(29A)는 예를 들면 압전 소자인 피에조 소자를 채용하면 된다. 피에조 소자는 가해진 전압에 따라 변형한다. 따라서, 피에조 소자는 고주파 전압이 주어지면, 전압의 주파수와 전압의 크기에 따라 변형을 반복하여 초음파를 발생시킨다. 초음파 소자(29A)는 액추에이터 베이스(21)로부터 돌출되는 가이드(32)에 고정된다.
초음파 소자(29A)에는 제어 장치(27)가 전기적으로 접속된다. 초음파 소자(29A)는 제어 장치(27)가 발생시키는 구동 전압을 받는다. 제어 장치(27)는 초음파 소자(29A)에 제공하는 교류 전압의 주파수와 진폭을 제어한다.
리니어 모터(22B)의 구성은 리니어 모터(22A)의 구성과 동일하다. 리니어 모터(22B)는 Z축에 교차하는 Y축의 방향으로 이간하여 배치된다. 즉, 리니어 모터(22B)의 구동축(28B)은 리니어 모터(22A)의 구동축(28A)에 대하여 평행하다. 리니어 모터(22B)의 상단은 리니어 모터(22A)의 상단과 동일한 높이에 배치된다. 마찬가지로 리니어 모터(22B)의 하단은 리니어 모터(22A)의 하단과 동일한 높이에 배치된다.
캐리지(26)는 리니어 모터(22A, 22B)에 의해 병진 및 회전하는 이동체이다. 캐리지(26)는 원반 형상을 나타낸다. 캐리지(26)는 리니어 모터(22A, 22B) 사이에 걸쳐 있다. 액추에이터 베이스(21)와 캐리지(26) 사이에는 캐리지(26)를 Z축의 방향으로 이끄는 리니어 가이드(24)가 설치된다. 캐리지(26)는 리니어 가이드(24)에 의해 Z축의 방향으로 안내된다. 리니어 가이드(24)는 캐리지(26)의 이동 방향을 규제한다. 리니어 가이드(24)는 Z축의 방향으로의 구동력을 발생시키지 않는다.
캐리지(26)는 전측 원반(33)과, 여압 원반(34)과, 후측 원반(36)을 가진다. 이들 원반은 서로 동일한 외경을 가지고, 공통되는 축선을 따라 적층된다. 전측 원반(33)과 여압 원반(34) 사이에는 축체(37)가 끼워넣어진다. 축체(37)의 외경은 전측 원반(33)의 외경 및 여압 원반(34)의 외경보다 작다. 따라서, 전측 원반(33)의 외주부와 여압 원반(34)의 외주부 사이에는 간극이 형성된다. 마찬가지로 후측 원반(36)과 여압 원반(34) 사이에도 축체(38)가 끼워넣어진다. 축체(37)의 외경도 후측 원반(36)의 외형 및 여압 원반(34)의 외경보다 작다. 따라서, 후측 원반(36)의 외주부와 여압 원반(34)의 외주부 사이에도 간극이 형성된다.
후측 원반(36)은 리니어 가이드(24)의 테이블(24a)에 연결된다. 후측 원반(36)은 테이블(24a)에 대하여 회전 가능하게 연결된다. 후측 원반(36)에 대하여, 여압 원반(34) 및 전측 원반(33)은 기계적으로 고정된다. 여압 원반(34) 및 전측 원반(33)은 후측 원반(36)에 대하여 회전하지 않는다. 따라서, 전측 원반(33), 여압 원반(34) 및 후측 원반(36)을 포함하는 캐리지(26)의 전체는 리니어 가이드(24)의 테이블(24a)에 대하여 회전 가능하다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 여압 원반(34)과 후측 원반(36)과의 간극(G1)에는 구동축(28A, 28B)이 끼워넣어진다. 구체적으로는 한 쌍의 구동축(28A, 28B)은 캐리지(26)의 무게중심을 사이에 끼우도록 배치된다. 구동축(28A, 28B)은 여압 원반(34)의 이면(34b)과 후측 원반(36)의 주면(36a)에 접촉한다. 구동축(28A, 28B)은 축체(38)의 외주면(38a)에는 접촉하지 않는다. 간극(G1)은 여압 원반(34) 및 후측 원반(36)의 외경보다 작고, 축체(38)의 외경보다 크다. 축체(38)의 외경과 후측 원반(36)의 외경과의 차분은 구동축(28A, 28B)의 외경보다 크다. 축체(37)의 외경과 여압 원반(34)의 외경과의 차분은 구동축(28A, 28B)의 외경보다 크다.
간극(G1)의 간격은 구동축(28A, 28B)의 외경보다 약간 작다. 전측 원반(33)과 여압 원반(34) 사이에는 간극(G2)이 형성되어 있다. 그 결과, 여압 원반(34)과 후측 원반(36) 사이에 구동축(28A, 28B)을 배치했을 때, 여압 원반(34)은 전측 원반(33)측으로 약간 휜다. 이 휨은 구동축(28A, 28B)을 후측 원반(36)에 압압하는 힘을 발생시킨다.
이하, 도 6을 참조하면서, 액추에이터(12)의 동작 원리에 대해 설명한다. 도 6의 (a)부, (b)부 및 (c)부는 액추에이터(12)의 동작 원리를 설명하는 도면이다. 설명의 편의상, 도 6에서는 일방의 리니어 모터(22A)와 캐리지(26)를 나타내고, 타방의 리니어 모터(22B) 등의 도시를 생략한다.
도 6의 (a)부는 캐리지(26)의 위치를 유지하는 태양을 나타낸다. 상기 서술한 바와 같이, 캐리지(26)는 여압 원반(34)과 후측 원반(36) 사이에 구동축(28A)이 끼워넣어진다. 캐리지(26)의 위치는 당해 끼워넣음에 의한 여압에 의해 유지된다. 보다 상세하게는 캐리지(26)의 위치는 여압을 수직항력으로 하는 마찰저항력에 의해 유지된다. 이 때, 제어 장치(27)는 초음파 소자(29A)에 대하여 전압을 제공하지 않는다(전압값 제로, 신호(E1) 참조). 또는 제어 장치(27)는 소정의 전압값을 가지는 직류 전류를 초음파 소자(29A)에 제공해도 된다.
캐리지(26)의 위치는 구동축(28A)과의 사이의 마찰저항력에 의해 유지되는 것은 상기 서술한 바와 같다. 여기서, 구동축(28A)을 이동시킬 때, 캐리지(26)가 구동축(28A)에 따라 이동하는 태양과, 캐리지(26)가 구동축(28A)에 따르지 않고, 캐리지(26)의 관성에 의해 위치를 계속해서 유지하는 태양이 생길 수 있다. 이들 태양은 구동축(28A)을 이동시키는 속도, 즉 초음파의 주파수에 의해 어느 태양이 될지를 결정할 수 있다. 예를 들면 비교적 낮은 주파수(15kHz~30kHz)일 때, 캐리지(26)는 구동축(28A)에 따라 이동한다. 예를 들면 비교적 높은 주파수(100kHz~150kHz)일 때, 캐리지(26)는 구동축(28A)에 따르지 않고 위치를 유지한다.
예를 들면 도 6의 (b)부에 나타내는 바와 같이, 구동축(28A)을 상방향(정방향)으로 이동시킬 때, 캐리지(26)도 구동축(28A)의 이동에 따르게 한다. 즉, 구동축(28A)과 캐리지(26)의 상대적인 위치 관계는 변화하지 않는다. 그리고, 구동축(28A)을 하방향(부방향)으로 이동시킬 때, 캐리지(26)를 구동축(28A)의 하방으로의 이동에 따르게 하지 않는다. 즉, 구동축(28A)과 캐리지(26)의 상대적인 위치 관계는 변화한다. 이러한 동작을 반복하면, 캐리지(26)는 점차 상방으로 이동한다. 즉, 구동축(28A)을 상방향으로 이동시키는 전압(신호(E2)에 있어서의 부호(E2a))의 주기를 구동축(28A)을 하방향으로 이동시키는 전압의 주기(신호(E2)에 있어서의 부호(E2b))보다 길게 함으로써, 캐리지(26)를 상방으로 이동시킬 수 있다.
반대로, 도 6의 (c)부에 나타내는 바와 같이, 구동축(28A)을 하방향으로 이동시킬 때, 캐리지(26)도 구동축(28A)의 이동에 따르게 한다. 즉, 구동축(28A)과 캐리지(26)의 상대적인 위치 관계는 변화하지 않는다. 그리고, 구동축(28A)을 상방향으로 이동시킬 때, 캐리지(26)를 구동축(28A)의 상방으로의 이동에 따르게 하지 않는다. 즉, 구동축(28A)과 캐리지(26)의 상대적인 위치 관계는 변화한다. 이러한 동작을 반복하면, 캐리지(26)는 점차 하방으로 이동한다. 즉, 구동축(28A)을 상방향으로 이동시키는 전압(신호(E3)에 있어서의 부호(E3a))의 주기를 구동축(28A)을 하방향으로 이동시키는 전압의 주기(신호(E3)에 있어서의 부호(E3b))보다 짧게 함으로써, 캐리지(26)를 하방으로 이동시킬 수 있다.
또한 캐리지(26)를 하방향으로 이동시키는 경우에는, 상기 제어 이외에 구동축(28A)의 상하동의 양쪽에 캐리지(26)가 추종하지 않도록 해도 된다. 즉, 외관상, 캐리지(26)와 구동축(28A) 사이의 마찰저항력이 캐리지(26)에 작용하는 중력보다 작아진다. 그 결과, 캐리지(26)가 낙하하는 것처럼 보인다. 이 태양에서는 캐리지(26)를 하방향으로 이동시키는 힘으로서, 캐리지(26)에 작용하는 중력을 이용한다.
이어서 도 7 및 도 8을 참조하면서, 액추에이터(12)의 구체적인 동작에 대해 설명한다.
도 7의 (a)부는 캐리지(26)의 위치를 유지하는 동작을 나타낸다. 상기 서술한 바와 같이, 캐리지(26)의 위치를 유지하는 경우에는, 제어 장치(27)는 각각의 초음파 소자(29A, 29B)에 일정한 전압(도 7의 (a)부에 있어서의 신호(E4, E5) 참조)을 제공한다. 또는 제어 장치(27)는 초음파 소자(29A, 29B)의 어느 쪽에도 전압을 제공하지 않는다.
도 7의 (b)부는 캐리지(26)를 상방향으로 이동시키는 동작을 나타낸다. 이 때, 제어 장치(27)는 일방의 초음파 소자(29A)에, 구동축(28A)을 상방향으로 이동시키는 전압의 주기를 구동축(28A)을 하방향으로 이동시키는 전압의 주기보다 길게 한 교류 전압(도 7의 (b)부에 있어서의 신호(E6) 참조)을 제공한다. 마찬가지로, 제어 장치(27)는 타방의 초음파 소자(29B)에도, 구동축(28B)을 상방향으로 이동시키는 전압의 주기를 구동축(28B)을 하방향으로 이동시키는 전압의 주기보다 길게 한 교류 전압(도 7의 (b)부에 있어서의 신호(E7) 참조)을 제공한다. 즉, 제어 장치(27)는 양쪽의 초음파 소자(29A, 29B)에 동일한 교류 전압을 제공한다. 그리고, 제어 장치(27)는 일방의 구동축(28A)을 상방향으로 이동시키는 타이밍과, 타방의 구동축(28B)을 상방향으로 이동시키는 타이밍을 일치시킨다. 즉, 제어 장치(27)는 일방의 초음파 소자(29A)에 제공하는 전압의 위상과, 타방의 초음파 소자(29B)에 제공하는 전압의 위상을 서로 동위상의 관계로 한다. 그렇게 하면, 일방의 구동축(28A)이 여압 원반(34) 및 후측 원반(36)에 압압되는 접촉부(P1)와, 타방의 구동축(28B)이 여압 원반(34) 및 후측 원반(36)에 압압되는 접촉부(P2)는 동일한 거리만큼 상방으로 이동해간다. 그 결과, 접촉부(P1, P2)는 평행 상태를 유지한 채, 상방으로 이동한다. 즉, 캐리지(26)는 무게중심의 둘레에 회전하지 않고, 상방향으로 병진한다.
도 7의 (c)부는 캐리지(26)를 하방향으로 이동시키는 동작을 나타낸다. 이 때, 제어 장치(27)는 일방의 초음파 소자(29A)에, 구동축(28A)을 상방향으로 이동시키는 전압의 주기를 구동축(28A)을 하방향으로 이동시키는 전압의 주기보다 짧게 한 교류 전압(도 7의 (c)부에 있어서의 신호(E8) 참조)을 제공한다. 마찬가지로, 제어 장치(27)는 타방의 초음파 소자(29B)에도, 구동축(28B)을 상방향으로 이동시키는 전압의 주기를 구동축(28B)을 하방향으로 이동시키는 전압의 주기보다 짧게 한 교류 전압(도 7의 (c)부에 있어서의 신호(E9) 참조)을 제공한다. 그렇게 하면, 일방의 구동축(28A)이 여압 원반(34) 및 후측 원반(36)에 압압되는 접촉부(P1)와, 타방의 구동축(28B)이 여압 원반(34) 및 후측 원반(36)에 압압되는 접촉부(P2)는 동일한 거리만큼 하방으로 이동해간다. 그 결과, 접촉부(P1, P2)는 평행 상태를 유지한 채, 하방으로 이동한다. 즉, 캐리지(26)는 무게중심의 둘레에 회전하지 않고, 하방향으로 병진한다.
상기한 제어에 의하면, 캐리지(26)를 하방으로 이동시킬 때는, 캐리지(26)와 구동축(28A, 28B) 사이에는 마찰저항력이 작용하고 있고, 각각의 상대적인 위치는 바뀌지 않는다. 따라서, 캐리지(26)가 무게중심의 둘레에 회전하는 일도 없다. 그 결과, 예를 들면 캐리지(26)에 유지된 캐필러리(8)의 자세에 기인하여 캐리지(26)를 회전시키도록 하는 토크가 발생하고 있는 경우라도, 캐리지(26)의 회전을 억제하면서 캐리지(26)를 하방향으로 이동시킬 수 있다.
또한 캐리지(26)를 상방향 및 하방향으로 이동시키는 병진에 있어서는, 리니어 모터(22A)는 1개로 실현할 수도 있다. 실시형태에 따른 액추에이터(12)는 2개의 리니어 모터(22A, 22B)를 가지므로, 1개의 리니어 모터(22A)를 가지는 구성보다 추진력을 높일 수 있다.
도 8의 (a)부는 캐리지(26)를 시계 방향으로 회전시키는 동작을 나타낸다. 이 때, 제어 장치(27)는 일방의 초음파 소자(29A)에, 구동축(28A)을 상방향으로 이동시키는 전압의 주기를 구동축(28A)을 하방향으로 이동시키는 전압의 주기보다 짧게 한 교류 전압(도 8의 (a)부에 있어서의 신호(E10) 참조)을 제공한다. 한편, 제어 장치(27)는 타방의 초음파 소자(29B)에는, 구동축(28B)을 상방향으로 이동시키는 전압의 주기를 구동축(28B)을 하방향으로 이동시키는 전압의 주기보다 길게 한 교류 전압(도 8의 (a)부에 있어서의 신호(E11) 참조)을 제공한다. 즉, 제어 장치(27)는 초음파 소자(29A)에 제공하는 전압과, 초음파 소자(29B)에 제공하는 전압을 서로 상이하게 한다. 그리고, 제어 장치(27)는 일방의 구동축(28A)을 상방향으로 이동시키는 타이밍과, 타방의 구동축(28B)을 하방향으로 이동시키는 타이밍을 일치시킨다. 제어 장치(27)는 일방의 초음파 소자(29A)에 제공하는 전압의 위상과, 타방의 초음파 소자(29B)에 제공하는 전압의 위상을 서로 역위상의 관계로 한다. 그렇게 하면, 일방의 구동축(28A)이 여압 원반(34) 및 후측 원반(36)에 압압되는 접촉부(P1)가 하방향으로 이동하고, 타방의 구동축(28B)이 여압 원반(34) 및 후측 원반(36)에 압압되는 접촉부(P2)가 상방향으로 이동한다. 접촉부(P1, P2)는 서로 역방향으로 이동한다. 이들의 이동량이 일치하면, 접촉부(P1, P2)는 Z축의 방향에 있어서의 위치를 유지한 채, 시계 방향으로 회전한다.
도 8의 (b)부는 캐리지(26)를 반시계 방향으로 회전시키는 동작을 나타낸다. 이 때, 제어 장치(27)는 일방의 초음파 소자(29A)에, 구동축(28A)을 상방향으로 이동시키는 전압의 주기를 구동축(28A)을 하방향으로 이동시키는 전압의 주기보다 길게 한 교류 전압(도 8의 (b)부에 있어서의 신호(E12) 참조)을 제공한다. 한편, 제어 장치(27)는 타방의 초음파 소자(29B)에는, 구동축(28B)을 상방향으로 이동시키는 전압의 주기를 구동축(28B)을 하방향으로 이동시키는 전압의 주기보다 짧게 한 교류 전압(도 8의 (b)부에 있어서의 신호(E13) 참조)을 제공한다. 그렇게 하면, 일방의 구동축(28A)이 여압 원반(34) 및 후측 원반(36)에 압압되는 접촉부(P1)는 상방향으로 이동한다. 타방의 구동축(28B)이 여압 원반(34) 및 후측 원반(36)에 압압되는 접촉부(P2)는 하방향으로 이동한다. 접촉부(P1, P2)는 서로 역방향으로 이동한다. 이들의 이동량이 일치하면, 접촉부(P1, P2)는 Z축의 방향에 있어서의 위치를 유지한 채, 반시계 방향으로 회전한다.
<캐필러리 안내 장치>
다시 도 2에 나타내는 바와 같이, 캐필러리 안내 장치(40)는 초음파 혼(7)의 구멍(7h)(캐필러리 유지 구멍)에 캐필러리(8)를 삽입할 때 캐필러리(8)를 안내한다. 캐필러리 안내 장치(40)는 액추에이터(12)에 설치된다. 따라서, 캐필러리 안내 장치(40)는 액추에이터(12)를 구성하는 부품과의 상대적인 위치 관계를 보존한다. 캐필러리 안내 장치(40)는 액추에이터(12)로부터 초음파 혼(7)을 향하여 뻗는 외팔보 형상을 나타낸다.
도 9는 캐필러리 안내 장치(40)의 주요 부분을 단면시한 사시도이다. 도 10은 캐필러리 안내 장치(40)를 나타내는 기능 블록도이다. 캐필러리 안내 장치(40)는 안내 본체부(41)와, 구동부(42)와, 접촉 검지부(43)(도 10 참조)를 가진다.
안내 본체부(41)는 안내 본체부(41)의 자유단부에 설치된 가이드 구멍(41h)을 가진다. 가이드 구멍(41h)은 캐필러리(8)의 캐필러리 본체(8b)를 받아들인다. 그리고, 가이드 구멍(41h)은 초음파 혼(7)의 구멍(7h)으로 캐필러리(8)를 이끈다. 가이드 구멍(41h)은 캐필러리 안내 장치(40)의 주면(41a)으로부터 이면(41b)에 이르는 관통 구멍이다. 가이드 구멍(41h)은 캐필러리 안내 장치(40)의 전단면(41c)에도 개구하고 있다. 가이드 구멍(41h)은 이면(41b) 및 전단면(41c)으로부터 캐필러리(8)를 받아들인다.
가이드 구멍(41h)은 테이퍼 구멍부(41t)(테이퍼면)와 평행 구멍부(41p)(안내면)를 포함한다. 테이퍼 구멍부(41t)의 하단은 이면(41b)에 개구한다. 평행 구멍부(41p)의 상단은 주면(41a)에 개구한다. 이면(41b)에 있어서의 테이퍼 구멍부(41t)의 내경은 주면(41a)에 있어서의 평행 구멍부(41p)의 내경보다 크다. 이 내경은 캐필러리(8)의 상단에 있어서의 외경보다 크다. 가이드 구멍(41h)은 이면(41b)으로부터 주면(41a)을 향하여 점차 내경이 작아진다. 가이드 구멍(41h)의 내경은 테이퍼 구멍부(41t)와 평행 구멍부(41p)가 연결된 위치에 있어서 최소값을 취한다. 이 내경은 캐필러리(8)의 상단에 있어서의 외경과 대략 동일하다. 그리고, 평행 구멍부(41p)의 내경은 일정하다.
구동부(42)는 안내 본체부(41)를 캐필러리(8)에 대하여 근접시킴과 아울러 이간시킨다. 구동부(42)는 캐필러리(8)의 교환 작업을 행하지 않을 때, 안내 본체부(41)를 캐필러리(8)로부터 이간시킨다. 구동부(42)는 캐필러리(8)의 교환 작업을 행할 때, 안내 본체부(41)를 캐필러리(8)에 접촉시킨다. 구동부(42)는 캐필러리(8)의 교환 작업을 행할 때, 안내 본체부(41)를 진동시킨다.
구동부(42)는 구동 본체부(44)와, 테이블(46)(이동체)과, 리니어 모터(47A, 47B)와, 초음파 소자(48)(진동 발생부)와, 연결부(49)를 가진다. 구동 본체부(44)는 액추에이터 베이스(21)에 고정된다. 테이블(46)은 구동 본체부(44)에 대하여 이동한다. 테이블(46)은 캐필러리(8)에 근접하는 방향과 캐필러리(8)로부터 멀어지는 방향으로 이동한다. 이들 방향은 X축방향에 평행하다. 테이블(46)은 X축방향을 따라 왕복 이동한다. 구동부(42)는 2개의 리니어 모터(47A, 47B)를 가진다. 리니어 모터의 수는 1개여도 된다.
리니어 모터(47A, 47B)는 테이블(46)을 X축방향으로 안내함과 아울러 테이블(46)에 대하여 X축방향을 따른 구동력을 제공한다. 리니어 모터(47A, 47B)는 소위 임팩트 구동 방식을 원리로 하는 초음파 모터이다. 리니어 모터(47A, 47B)는 초음파 소자(47a)(초음파 발생체)와 구동축(47b)을 가진다. 구동축(47b)은 금속제의 둥근 봉이다. 구동축(47b)은 그 축선이 X축방향에 대하여 병행한다. 구동축(47b)은 테이블(46)에 설치된 홈에 배치된다. 구동축(47b)은 판스프링 부재에 의해 홈의 벽면에 소정의 힘으로써 압압되어 있다. 홈의 벽면과 구동축(47b)의 외주면 사이에는 소정의 마찰저항력이 발생한다. 테이블(46)에 대하여 X축방향을 따른 외력이 작용했을 때, 마찰저항력은 당해 외력에 대항한다. 따라서, 외력이 마찰저항력보다 작은 경우에는 테이블(46)은 이동하지 않는다. 외력이 마찰저항력보다 큰 경우에는 테이블(46)은 이동한다.
초음파 소자(47a)는 구동축(47b)의 단부에 설치되어 있다. 초음파 소자(47a)는 구동축(47b)에 초음파를 제공한다. 초음파 소자(29A)는 예를 들면 압전 소자인 피에조 소자를 채용해도 된다. 초음파 소자(47a)는 구동 본체부(44)에 고정된다. 초음파 소자(47a)가 발생시키는 초음파의 주파수를 제어함으로써, 테이블(46)에 구동력이 제공된다. 이 구동력의 방향은 테이블(46)을 캐필러리(8)에 근접시키는 방향(이하 「정의 X축방향」이라고 부른다) 및 테이블(46)을 캐필러리(8)로부터 멀게 하는 방향(이하 「부의 X축방향」이라고 부른다)이다. 테이블(46)의 이동과 초음파 소자(47a)에 제공되는 신호(예를 들면 도 14에 나타내는 신호(E14))와의 관계에 대해서는 후술한다.
초음파 소자(48)는 테이블(46) 및 연결부(49)에 고정되어 있다. 초음파 소자(48)는 연결부(49)에 대하여 초음파를 제공한다. 초음파 소자(48)의 진동 방향은 구동축(47b)과 직교한다. 바꾸어 말하면, 초음파 소자(48)는 연결부(49)를 Y축방향으로 진동시킨다. 이 진동은 연결부(49)를 통하여 안내 본체부(41)에 전해진다. 초음파 소자(48)의 동작은 필요에 따라 행하는 것으로 해도 된다.
도 10에 나타내는 접촉 검지부(43)는 초음파 혼(7)이 안내 본체부(41)에 접촉한 것을 검지한다. 접촉 검지부(43)는 안내 본체부(41) 및 구동부(42)의 효과를 방해하지 않기 위한 전기적인 접점 검출 기구이다. 접촉 검지부(43)는 전원(51)(전압 제공부)과 전류계(52)(정보 취득부)를 포함한다. 전원(51)의 제1 출력은 초음파 혼(7)에 전기적으로 접속된다. 전원(51)의 제2 출력은 안내 본체부(41)에 전기적으로 접속된다. 이 구성에 의하면, 초음파 혼(7)과 안내 본체부(41) 사이에 소정의 전위차가 발생한다. 그리고, 전류계(52)는 초음파 혼(7)과 안내 본체부(41)를 전기적으로 접속하는 경로(53)에 설치된다. 캐필러리(8)를 교환하지 않을 때, 초음파 혼(7)은 안내 본체부(41)로부터 이간하고 있다. 따라서, 경로(53)에는 전류가 흐르지 않는다. 그 결과, 제어 장치(27)는 전류계(52)의 출력이 제로인 것에 기초하여 초음파 혼(7)과 안내 본체부(41)가 이간하고 있는 것을 인식할 수 있다. 한편, 캐필러리(8)를 교환하는 작업에 있어서의 소정 기간에는 초음파 혼(7)과 안내 본체부(41)가 접촉한다. 따라서, 경로(53)에는 전류가 흐른다. 그 결과, 제어 장치(27)는 전류계(52)로부터 전류가 흐르고 있는 것을 나타내는 신호가 출력되고 있는 것에 기초하여 초음파 혼(7)과 안내 본체부(41)가 접촉하고 있는 것을 인식할 수 있다.
초음파 혼(7)과 안내 본체부(41)의 접촉은 초음파 혼(7)과 안내 본체부(41) 사이에 발생하는 전위차에 기초하여 검지해도 된다. 이 경우에는 접촉 검지부(43)는 전류계 대신에 전압계를 가진다. 접촉하고 있지 않을 때, 전압계는 전원(51)이 제공하고 있는 소정의 전압값을 출력한다. 한편, 접촉했을 때, 초음파 혼(7)과 안내 본체부(41) 사이에 전류가 흐르므로, 전압값은 저하된다. 이 전압값의 변화에 기초하여 초음파 혼(7)과 안내 본체부(41)의 접촉을 검지해도 된다.
<교환 동작>
계속해서, 상기한 캐필러리 교환 장치(9)에 의해 행해지는 캐필러리 교환 동작에 대해 설명한다.
도 11의 (a)부는 초음파 혼(7)에 부착된 캐필러리(8U)를 교환하기 직전의 상태를 나타낸다. 캐필러리 교환 장치(9)는 상기한 캐필러리 유지부(11), 캐필러리 안내 장치(40) 및 액추에이터(12)에 더해, 부가적인 구성 요소로서 캐필러리 스토커(54)와 캐필러리 회수부(55)를 가진다. 캐필러리 스토커(54)는 교환용의 캐필러리(8N)를 복수 수용한다. 또 캐필러리 회수부(55)는 사용 완료의 캐필러리(8U)를 수용한다.
도 11의 (a)부에 표시된 상태는 예를 들면 초음파 혼(7)에 부착된 캐필러리(8U)에 의해 와이어 본딩 작업이 행해지고 있는 상태이다. 따라서, 캐필러리 교환 장치(9)는 당해 와이어 본딩 작업을 방해하지 않는 위치로 퇴피해도 된다.
도 11의 (b)부는 교환 동작에 있어서의 제1 스텝을 나타낸다. 우선, 캐필러리 교환 장치(9)는 제어 장치(27)에 의해 캐리지(26)를 시계 방향으로 회전시킨다. 이 회전은 도 8의 (a)부에 나타낸 동작에 대응한다. 이 회전에 의해, 와이어 본딩 작업을 방해하지 않는 위치로 퇴피하고 있던 캐필러리 유지부(11)가 캐필러리(8U)의 하방에 위치한다.
도 12의 (a)부 및 도 12의 (b)부는 교환 동작에 있어서의 제2 스텝을 나타낸다. 제2 스텝에서는 안내 본체부(41)를 캐필러리(8)에 접촉시킨다. 우선, 제어 장치(27)는 초음파 소자(47a)에 신호(E14)를 제공한다. 이 신호(E14)는 테이블(46)을 정의 X축방향으로 이동시킨다. 초음파는 정의 X축방향을 향하는 진폭(이하 「정의 진폭」이라고 부른다)과, 부의 X축방향을 향하는 진폭(이하 「부의 진폭」이라고 부른다)을 포함한다. 초음파의 주파수에 따라, 구동축(47b)과 테이블(46)의 태양이 상이하다. 예를 들면 초음파의 주파수가 비교적 낮을 때(15kHz 이상 30kHz 이하)는 구동축(47b)의 이동에 따라 테이블(46)도 이동한다. 한편, 초음파의 주파수가 비교적 높을 때(100kHz 이상 150kHz 이하)는 구동축(47b)의 이동에 테이블(46)의 이동이 따르지 않는다. 바꾸어 말하면, 테이블(46)에 대하여 구동축(47b)이 이동한다.
상기한 태양에 의하면, 제어 장치(27)는 도 12의 (b)부의 신호(E14)에 나타내는 바와 같이, 정의 진폭으로서 비교적 낮은 주파수의 신호 성분과, 부의 진폭으로서 비교적 높은 주파수의 신호 성분을 반복하는 제어 신호를 발생시킨다. 그 결과, 테이블(46)은 정의 X축방향으로 이동한다. 그리고, 안내 본체부(41)의 평행 구멍부(41p)가 캐필러리(8)에 접촉했을 때, 제어 장치(27)는 제어 신호의 제공을 정지시킨다. 안내 본체부(41)가 캐필러리(8)에 접촉한 상태에서는 안내 본체부(41)로부터 캐필러리(8)에 압압력은 작용하고 있지 않다. 즉, 안내 본체부(41)는 캐필러리(8)에 단지 접촉하고 있을 뿐이다.
제2 스텝에서는, 안내 본체부(41)를 이동시키는 동작과 병행하여, 안내 본체부(41)를 진동시키는 동작도 행한다. 제어 장치(27)는 초음파 소자(48)에 대하여 제어 신호를 제공한다. 그 결과, 초음파 소자(48)는 연결부(49)를 통하여 초음파를 안내 본체부(41)에 제공한다. 이 진동에 의하면, 캐필러리(8)를 평행 구멍부(41p)에 양호하게 이끌 수 있다.
도 13의 (a)부는 교환 동작에 있어서의 제3 스텝을 나타낸다. 제3 스텝에서는 초음파 혼(7)을 안내 본체부(41)에 접촉시킨다. 제어 장치(27)는 본딩부(3)에 제어 신호를 제공한다. 그 결과, 초음파 혼(7)은 강하한다. 바꾸어 말하면, 제어 장치(27)는 초음파 혼(7)을 부의 Z축방향으로 이동시킨다. 제어 장치(27)는 초음파 혼(7)을 이동시키고 있는 동안, 전류계(52)의 출력을 감시한다. 제어 장치(27)는 전류계(52)의 출력에 소정의 변화가 나타났을 때, 초음파 혼(7)의 하면(7a)이 안내 본체부(41)의 주면(41a)에 접촉했다고 판정한다. 이 소정의 변화는 예를 들면 전류계(52)의 출력이 제로(비접촉)로부터 소정의 값으로 변화한 경우로 해도 된다. 그리고, 제어 장치(27)는 초음파 혼(7)의 강하를 정지시킨다.
도 13의 (b)부는 교환 동작에 있어서의 제4 스텝의 상태를 나타낸다. 제4 스텝에서는 캐필러리 유지부(11)에 캐필러리(8U)를 장착한다. 캐필러리 교환 장치(9)는 제어 장치(27)에 의해 캐리지(26)를 상방으로 이동시킨다. 이 이동은 도 7의 (b)부에 나타낸 동작에 대응한다. 이 이동에 의해, 캐필러리 유지부(11)는 초음파 혼(7)에 부착된 캐필러리(8U)를 유지한다.
도 14의 (a)부 및 도 14의 (b)부는 교환 동작에 있어서의 제5 스텝의 상태를 나타낸다. 제5 스텝에서는 초음파 혼(7)으로부터 캐필러리(8U)를 뽑아낸다. 캐필러리 교환 장치(9)는 제어 장치(27)에 의해 캐리지(26)를 하방으로 이동시킨다. 이 이동은 도 7의 (c)부에 나타낸 동작에 대응한다. 이 이동에 의해, 캐필러리 유지부(11)에 유지된 캐필러리(8U)는 초음파 혼(7)으로부터 떼어내진다. 안내 본체부(41)는 캐필러리(8U)에 접촉하고 있을 뿐이다. 안내 본체부(41)는 캐필러리(8U)를 향하는 힘을 발생시키고 있지 않다. 그 결과, 캐필러리(8U)를 떼어냈다고 해도, 안내 본체부(41)는 그 위치를 계속해서 유지한다. 바꾸어 말하면, 캐필러리(8U)를 떼어낸 것에 의해, 정의 X축방향으로 유의한 이동을 발생시키지 않는다. 그 결과, 안내 본체부(41)와 초음파 혼(7)의 상대적인 위치 관계는 보존된다.
도 15의 (a)부는 교환 동작에 있어서의 제6 스텝의 상태를 나타낸다. 제6 스텝에서는 떼어낸 캐필러리(8U)를 반송한다. 캐필러리 교환 장치(9)는 제어 장치(27)에 의해 캐리지(26)를 시계 방향으로 회전시킨다. 이 이동은 도 8의 (a)부에 나타낸 동작에 대응한다. 이 이동에 의해, 캐필러리 유지부(11)에 유지된 캐필러리(8U)가 캐필러리 회수부(55)에 반송되어, 사용 완료의 캐필러리(8U)로서 회수된다.
도 15의 (b)부는 교환 동작에 있어서의 제7 스텝의 상태를 나타낸다. 제7 스텝에서는 새로운 캐필러리(8N)를 유지한다. 캐필러리 교환 장치(9)는 제어 장치(27)에 의해 캐리지(26)를 반시계 방향으로 회전시킨다. 이 이동은 도 8의 (b)부에 나타낸 동작에 대응한다. 이 이동에 의해, 캐필러리 유지부(11)는 교환용의 신규의 캐필러리(8N)를 유지한다.
도 16의 (a)부는 교환 동작에 있어서의 제8 스텝의 상태를 나타낸다. 제8 스텝에서는 새로운 캐필러리(8N)를 초음파 혼(7)의 하방으로 반송한다. 캐필러리 교환 장치(9)는 제어 장치(27)에 의해 캐리지(26)를 시계 방향으로 회전시킨다. 이 이동은 도 8의 (a)부에 나타낸 동작에 대응한다. 이 이동에 의해, 캐필러리 유지부(11)에 유지된 신규의 캐필러리(8N)는 초음파 혼(7)의 구멍(7h)의 하방에 위치한다.
도 16의 (b)부는 교환 동작에 있어서의 제9 스텝의 상태를 나타낸다. 제9 스텝에서는 캐필러리(8N)를 구멍(7h)에 꽂아넣는다. 캐필러리 교환 장치(9)는 제어 장치(27)에 의해 캐리지(26)를 상방으로 이동시킨다. 이 이동은 도 7의 (b)부에 나타낸 동작에 대응한다. 이 이동에 의해, 캐필러리 유지부(11)에 유지된 신규의 캐필러리(8N)는 초음파 혼(7)의 구멍(7h)에 꽂아넣어진다. 이 꽂아넣음에 있어서는 캐필러리 유지부(11) 및 캐필러리 안내 장치(40)의 작용에 의해, 캐필러리(8N)와 캐필러리 안내 장치(40)의 어긋남 및 캐필러리(8N)와 초음파 혼(7)의 구멍(7h)과의 어긋남이 해소된다.
도 17 및 도 18을 참조하면서, 제9 스텝에 있어서의 캐필러리(8N)의 장착 동작에 대해서 상세하게 설명한다. 도 17의 (a)부에 나타내는 상태에서는, 초음파 혼(7)의 구멍(7h)의 축선(7A)과, 안내 본체부(41)의 가이드 구멍(41h)의 축선(41A)은 중복된다. 한편, 캐필러리 유지부(11)에 유지된 캐필러리(8N)는 그 축선(8A)이 축선(7A, 41A)에 대하여 X축의 방향으로 평행하게 어긋나 있다.
도 17의 (a)부에 나타내는 상태로부터, 캐필러리 유지부(11)를 Z축의 방향으로 이동시킨다. 그렇게 하면, 도 17의 (b)부에 나타내는 바와 같이, 우선, 캐필러리(8N)의 상단이 테이퍼 구멍부(41t)의 벽면에 접촉한다. 또한 캐필러리 유지부(11)를 위로 이동시키면, 캐필러리(8N)는 벽면을 따라 이동한다. 이 이동은 상방향(Z축방향)의 성분에 더해, 수평 방향(X축방향)의 성분도 포함한다. 캐필러리 유지부(11)는 코일 스프링(17)에 의해 상측 소켓(16)이 하측 소켓(18)에 대하여 이동할 수 있다. 즉, 하측 소켓(18)을 상방향으로 이동시키면, 상측 소켓(16)은 상방향으로 이동하면서, 코일 스프링(17)에 의해 수평 방향으로도 이동한다.
이 이동에 의하면, 캐필러리(8N)의 축선(8A)이 구멍(7h)의 축선(7A)에 점차 근접한다. 캐필러리(8N)의 상단이 평행 구멍부(41p)에 이르면, 캐필러리(8N)의 축선(8A)은 구멍(7h)의 축선(7A)에 중복된다. 따라서, 캐필러리(8N)가 초음파 혼(7)의 구멍(7h)에 꽂아넣어진다.
도 17의 (a)부에 나타내는 예는 초음파 혼(7)과 안내 본체부(41)와의 위치 관계가 이상적인 상태이다. 한편, 도 18의 (a)부에 나타내는 예는 안내 본체부(41)의 축선(41A)에 대하여, 초음파 혼(7)의 구멍(7h)의 축선(7A)이 기울어 있다.
이와 같은 상태에 있어서, 캐필러리(8N)를 꽂아넣는 동작을 설명한다. 도 18의 (b)부에 나타내는 바와 같이, 구멍(7h)의 축선(7A)에 대하여 캐필러리(8N)의 축선(8A)이 상대적으로 기울어 있다. 따라서, 캐필러리(8N)의 상단이 구멍(7h)의 벽면에 접촉하므로, 캐필러리(8N)를 구멍(7h)에 그 이상 꽂아넣을 수 없다. 또한 구멍(7h)에 대하여 캐필러리(8N)를 꽂아넣기 위해서는 구멍(7h)의 축선(7A)에 대하여 캐필러리(8N)의 축선(8A)을 평행하게 하고, 또한 축선(7A)에 축선(8A)을 중복시키는 것이 필요하다.
상기 서술한 바와 같이, 캐필러리 유지부(11)는 상측 소켓(16)이 하측 소켓(18)에 대하여 어긋나는 것이 가능하며, 또한 캐필러리(8N)는 상측 소켓(16)의 축선(16A)에 대하여 기우는 것이 가능하다. 이러한 작용에 의하면, 도 18의 (c)부에 나타내는 바와 같이, 캐필러리 유지부(11)를 상승시킴에 따라, 캐필러리(8N)의 축선(8A)은 구멍(7h)의 축선(7A)에 점차 근접해가고, 최종적으로 구멍(7h)에 꽂아넣을 수 있다. 즉, 캐필러리 유지부(11)가 캐필러리(8N)를 유연하게 유지하고 있으므로, 캐필러리(8N)와 안내 본체부(41)의 어긋남 및 캐필러리(8N)와 초음파 혼(7)의 구멍(7h)과의 어긋남을 해소할 수 있다. 따라서, 캐필러리 유지부(11)와 안내 본체부(41)에 의하면, 캐필러리(8N)를 확실하게 장착할 수 있다.
이어서 도 19의 (a)부에 나타내는 바와 같이, 안내 본체부(41)로부터 초음파 혼(7)을 이간시킨다. 구체적으로는, 제어 장치(27)는 제어 신호를 본딩부(3)에 제공한다. 그 결과, 초음파 혼(7)은 상방(정의 Z축방향)으로 이동한다.
도 19의 (b)부에 나타내는 바와 같이, 캐필러리(8N)로부터 안내 본체부(41)를 이간시킨다. 구체적으로는, 우선, 제어 장치(27)는 초음파 소자(47a)에 신호(E15)를 제공한다. 이 신호(E15)는 테이블(46)을 부의 X축방향으로 이동시키기 위한 것이다. 제어 장치(27)는 정의 진폭으로서 비교적 높은 주파수의 신호 성분과, 부의 진폭으로서 비교적 낮은 주파수의 신호 성분을 반복하는 신호(E15)를 발생시킨다. 그 결과, 테이블(46)은 부의 X축방향으로 이동한다. 그리고, 안내 본체부(41)가 초기 위치로 복귀했을 때, 제어 장치(27)는 제어 신호의 제공을 정지시킨다.
이하, 실시형태에 따른 캐필러리 안내 장치(40) 및 와이어 본딩 장치(1)의 작용 효과에 대해 설명한다.
캐필러리 안내 장치(40)는 본딩 툴(6)의 구멍(7h)에 캐필러리(8)를 안내한다. 캐필러리 안내 장치(40)는 구멍(7h)에 유지된 캐필러리(8)에 접촉 가능한 안내 본체부(41)와, 구멍(7h)의 중심축선을 따른 X축방향을 따라 안내 본체부(41)를 이동시킴으로써, 캐필러리(8)에 접촉 가능한 위치에 안내 본체부(41)를 배치하는 구동부(42)를 갖춘다. 구동부(42)는 안내 본체부(41)에 연결되는 테이블(46)과, X축방향으로 뻗고, 테이블(46)과의 사이에서 마찰저항력을 발휘하는 구동축(47b)과, 구동축(47b)의 단부에 고정됨과 아울러, 구동축(47b)에 초음파를 제공하는 초음파 소자(47a)를 가진다.
안내 본체부(41)는 본딩 툴(6)에 유지되어 있는 캐필러리(8)에 접촉하는 것이 가능하다. 이 접촉에 의하면, 본딩 툴(6)에 유지되어 있는 캐필러리(8)의 위치를 안내 본체부(41)의 위치로서 보존할 수 있다. 캐필러리(8)에 대하여 안내 본체부(41)를 접촉시킬 때, 구동부(42)는 초음파 소자(47a)가 제공하는 초음파에 의해 테이블(46)을 이동시킴으로써, 안내 본체부(41)를 캐필러리(8)에 근접시킨다. 캐필러리(8)에 접촉한 안내 본체부(41)의 위치는 테이블(46)과 구동축(47b) 사이의 마찰저항력에 의해 유지된다. 안내 본체부(41)를 캐필러리(8)에 접촉시킨 상태에서는 안내 본체부(41)가 캐필러리(8)를 압압하는 힘은 존재하지 않는다. 그 결과, 캐필러리(8)를 떼어냈을 때, 본딩 툴(6)에 대한 안내 본체부(41)의 상대적인 위치는 확실하게 유지된다. 안내 본체부(41)에 의해 캐필러리(8)가 안내되면, 본딩 툴(6)의 구멍(7h)에 대하여 확실하게 캐필러리(8)를 이끌 수 있다. 따라서, 자동적인 캐필러리(8)의 교환 작업을 확실하게 행할 수 있다.
결국, 이미 삽입되어 있는 캐필러리(8)를 기준으로 따르는 부품으로서, 안내 본체부(41)를 캐필러리(8)에 맞닿게 하여 위치 결정한다. 예를 들면 캐필러리에 안내 본체부를 맞닿게 하는 기구로서 리드스크류를 사용하는 것이 있다. 그러나, 리드스크류와 너트의 덜컥거림(백래시)에 기인하여, 기계적인 뒤틀림이 축적되는 일이 있다. 또 캐필러리에 안내 본체부를 대고누르면, 그 압압력에 의해 유닛 전체에 휨이 발생할 가능성도 있다. 예를 들면 에어 실린더를 사용하여 안내 본체부를 캐필러리에 대고누른 경우에 있어서, 캐필러리가 떼어내지면 스트로크의 잉여분 등이 해방된다. 그 결과, 안내 본체부의 위치가 어긋나버리는 일이 발생한다.
상기한 바와 같은 문제에 대하여, 초음파 모터를 구동원으로 하는 구동부(42)에는 기계적인 덜컥거림이 존재하지 않는다. 또 캐필러리 안내 장치(40)는 테이블(46)과 구동축(47b)과의 마찰저항력에 의해 안내 본체부(41)의 위치를 유지한다. 즉, 캐필러리 안내 장치(40)에는 기계적인 뒤틀림이 축적되지 않는다. 따라서, 캐필러리(8)가 떼어내어져도, 안내 본체부(41)의 위치가 확실하게 유지된다. 그 결과, 캐필러리 안내 장치(40)가 이루는 따르는 효과를 최대한 발휘할 수 있다. 또 와이어 본딩 장치(1)마다, 각각의 개체 특성에 적합한 튜닝 작업을 불필요하게 할 수 있다.
상기한 캐필러리 안내 장치(40)의 구동부(42)는 테이블(46)에 부착됨과 아울러, Y축방향을 따른 진동을 테이블(46)을 통하여 안내 본체부(41)에 제공하는 초음파 소자(48)를 추가로 가진다. 이 구성에 의하면, 안내 본체부(41)를 확실하게 캐필러리(8)에 접촉시킬 수 있다. 따라서, 더욱 양호하게 캐필러리(8)의 위치를 안내 본체부(41)의 위치로서 보존할 수 있다.
상기한 캐필러리 안내 장치(40)의 안내 본체부(41)는 캐필러리(8)의 측면에 접촉 가능한 평행 구멍부(41p)와, 평행 구멍부(41p)에 연속되는 테이퍼 구멍부(41t)를 포함한다. 안내 본체부(41)의 본딩 툴(6)과 대면하는 주면(41a)은 평행 구멍부(41p)를 구성하는 개구단을 포함한다. 주면(41a)에 대하여 반대측의 안내 본체부(41)의 이면(41b)은 테이퍼 구멍부(41t)를 구성하는 개구단을 포함한다. 이 구성에 의하면, 새로운 캐필러리(8)는 테이퍼 구멍부(41t)측으로부터 제공된다. 그 결과, 캐필러리 본체(8b)의 외주면이 평행 구멍부(41p)와 어긋나 있는 경우라도, 평행 구멍부(41p)와 연속되는 테이퍼 구멍부(41t)를 따라 캐필러리(8)가 이동함으로써, 캐필러리(8)는 평행 구멍부(41p)로 이끌린다. 따라서, 자동적인 캐필러리(8)의 교환 작업을 더욱 확실하게 행할 수 있다.
상기한 캐필러리 안내 장치(40)는 안내 본체부(41)가 본딩 툴(6)과 접촉한 것을 검지하는 접촉 검지부(43)를 추가로 갖춘다. 접촉 검지부(43)는 본딩 툴(6)과 안내 본체부(41) 사이에 전위차를 발생시키는 전원(51)과, 본딩 툴(6)과 안내 본체부(41)와 전원(51)에 의해 형성되는 전기 회로의 상태에 따라, 안내 본체부(41)가 본딩 툴(6)과 접촉한 것을 나타내는 정보를 얻는 전류계(52)를 추가로 가진다. 이 구성에 의하면, 본딩 툴(6)과 안내 본체부(41)의 접촉을 전기적으로 검출할 수 있다. 따라서, 본딩 툴(6)과 안내 본체부(41) 사이에 작용하는 반력을 매우 작게 할 수 있다. 그렇게 하면, 본딩 툴(6)에 대한 안내 본체부(41)의 상대적인 위치를 더욱 확실하게 유지할 수 있다.
와이어 본딩 장치(1)는 구멍(7h)에 대하여 착탈 가능하게 유지된 캐필러리(8)를 가지는 본딩 툴(6)과, 구멍(7h)을 향하여 캐필러리(8)를 캐필러리 안내 장치(40)에 의해 안내하면서, 캐필러리(8)를 구멍(7h)에 부착하는 캐필러리 교환 장치(9)를 갖춘다. 캐필러리 안내 장치(40)는 구멍(7h)에 유지된 캐필러리(8)에 접촉 가능한 안내 본체부(41)와, 구멍(7h)의 중심축선을 따른 X축방향을 따라 안내 본체부(41)를 이동시킴으로써, 캐필러리(8)에 접촉 가능한 위치에 안내 본체부(41)를 배치하는 구동부(42)를 가진다. 구동부(42)는 안내 본체부(41)에 연결되는 테이블(46)과, X축방향으로 뻗고, 테이블(46)과의 사이에서 마찰저항력을 발휘하는 구동축(47b)과, 구동축(47b)의 단부에 고정됨과 아울러, 구동축(47b)에 초음파를 제공하는 초음파 소자(47a)를 포함한다. 이 와이어 본딩 장치(1)는 상기한 캐필러리 안내 장치(40)를 갖추고 있다. 따라서, 와이어 본딩 장치(1)는 자동적인 캐필러리(8)의 교환 작업을 확실하게 행할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했는데, 상기 실시형태에 한정되지 않고 다양한 형태로 실시해도 된다.
<변형예 1>
실시형태의 캐필러리 교환 장치(9)에서는, 구동원으로서 관성의 법칙을 이용한 임팩트 구동 방식을 원리로 하는 초음파 구동 모터를 예시했다. 캐필러리 교환 장치(9)의 구동원은 이 구성에 한정되지 않고, 소정 방향을 따른 힘을 발생시킬 수 있는 것을 적절히 채용해도 된다. 예를 들면 구동원으로서 볼 나사를 이용한 리니어 가이드를 채용해도 된다.
<변형예 2>
캐필러리 유지부는 캐필러리(8)의 자세를 유연하게 변경할 수 있는 태양으로 유지할 수 있으면 된다. 따라서, 상기 캐필러리 유지부의 구성에 한정되지 않고, 도 20에 나타내는 변형예에 따른 캐필러리 유지부(11A)를 채용해도 된다.
캐필러리 유지부(11A)는 주요한 구성 요소로서 금속제의 파이프(72)와, 실리콘 수지제의 튜브(73)와, 캡(74)을 가진다. 파이프(72)는 통 형상을 나타내고, 그 내부에 튜브(73)를 수용한다. 파이프(72)의 일단 및 튜브(73)의 일단은 캡(74)에 의해 폐쇄된다. 이 캡(74)은 홀더(14)에 의해 유지된다. 튜브(73)의 상단(73a)(상단 개구 가장자리)은 파이프(72)의 상단(72a)과 대략 일치한다. 또 튜브(73)의 외경은 파이프(72)의 내경보다 작다. 즉, 튜브(73)의 외주면과 파이프(72)의 내주면 사이에는 약간의 간극이 형성된다. 그리고, 튜브(73)의 상단(73a)에 있어서, 캐필러리(8)의 테이퍼면(8a)이 유지된다.
캐필러리 유지부(11A)에 의하면, 튜브(73)가 소정의 가요성을 가진다. 따라서, 튜브(73)의 외주면과 파이프(72)의 내주면 사이에 형성된 간극의 분만큼, 캐필러리 유지부(11A)는 캐필러리(8)의 자세 변경을 허용할 수 있다. 구체적으로는, 파이프(72)의 축선(72A)과 교차하는 방향으로의 편심 및 기울기를 허용할 수 있다.
여기서, 튜브(73)만인 경우, 캐필러리(8)의 자세에 따라서는 튜브(73)의 강성이 부족하기 때문에, 캐필러리(8)를 유지할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 그러나, 튜브(73)의 외측에는 튜브(73)보다 강성이 높은 파이프(72)가 존재하므로, 튜브(73)의 강성이 부족한 경우라도, 파이프(72)에 의해 캐필러리(8)의 변위를 허용 범위에 들어가게 할 수 있다.
튜브(73)에 캐필러리(8)가 꽂아넣어진 상태에서는, 당해 상단(73a)의 내주 가장자리와 테이퍼면(8a)과의 접촉 상태는 선 접촉이 된다. 따라서, 실시형태에 따른 캐필러리 유지부(11A)와 마찬가지로 캐필러리(8)를 기울게 하여 유지할 수도 있다.
1…와이어 본딩 장치, 2…베이스, 3…본딩부, 4…반송부, 6…본딩 툴, 7…초음파 혼, 7h…구멍(유지 구멍), 8, 8N, 8U…캐필러리, 8a…테이퍼면, 9…캐필러리 교환 장치, 10…캐필러리 반송 장치, 11, 11A…캐필러리 유지부, 12…액추에이터, 14…홀더, 15…가요부, 16…상측 소켓, 16c…스폿페이싱부, 16e…가는 직경부, 16h…관통 구멍, 17…코일 스프링, 18…하측 소켓, 18e…가는 직경부, 18f…굵은 직경부, 19…오링, 21…액추에이터 베이스, 22A, 22B…리니어 모터, 24…리니어 가이드, 24a…테이블, 26…캐리지, 27…제어 장치, 28A, 28B…구동축, 29A, 29B…초음파 소자, 31, 32…가이드, 33…전측 원반, 34…여압 원반, 36…후측 원반, 37, 38…축체, 40…캐필러리 안내 장치(안내부), 41…안내 본체부, 41h…가이드 구멍, 41p…평행 구멍부(안내면), 41t…테이퍼 구멍부(테이퍼면), 42…구동부, 43…접촉 검지부, 44…구동 본체부, 46…테이블(이동체), 47A, 47B…리니어 모터, 47a…초음파 소자(초음파 발생체), 47b…구동축, 48…초음파 소자(진동 발생부), 49…연결부, 51…전원(전압 제공부), 52…전류계(정보 취득부), 54…캐필러리 스토커, 55…캐필러리 회수부, 61…착탈 지그, 62…지그 구동부, 72…파이프, 73…튜브, 74…캡.

Claims (5)

  1. 본딩 툴의 유지 구멍에 캐필러리를 안내하는 캐필러리 안내 장치로서,
    상기 유지 구멍에 유지된 상기 캐필러리에 접촉 가능한 안내 본체부와,
    상기 유지 구멍의 중심축선을 따른 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 상기 안내 본체부를 이동시킴으로써, 상기 캐필러리에 접촉 가능한 위치에 상기 안내 본체부를 배치하는 구동부를 갖추고,
    상기 구동부는,
    상기 안내 본체부에 연결되는 이동체와,
    상기 제2 방향으로 뻗고, 상기 이동체와의 사이에서 마찰저항력을 발휘하는 구동축과,
    상기 구동축의 단부에 고정됨과 아울러, 상기 구동축에 초음파를 제공하는 초음파 발생체를 가지는 캐필러리 안내 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동부는, 상기 이동체에 부착됨과 아울러, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향의 각각에 교차하는 제3 방향을 따른 진동을 상기 이동체를 통하여 상기 안내 본체부에 제공하는 진동 발생부를 추가로 가지는 것을 특징으로 하는 캐필러리 안내 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 안내 본체부는, 상기 캐필러리의 측면에 접촉 가능한 안내면과, 상기 안내면에 연속되는 테이퍼면을 포함하고,
    상기 안내 본체부의 상기 본딩 툴과 대면하는 주면은, 상기 안내면을 구성하는 개구단을 포함하고,
    상기 주면에 대하여 반대측의 상기 안내 본체부의 이면은, 상기 테이퍼면을 구성하는 개구단을 포함하는 것을 특징으로 하는 캐필러리 안내 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 안내 본체부가 상기 본딩 툴과 접촉한 것을 검지하는 접촉 검지부를 추가로 갖추고,
    상기 접촉 검지부는,
    상기 본딩 툴과 상기 안내 본체부 사이에 전위차를 발생시키는 전압 제공부와,
    상기 본딩 툴과 상기 안내 본체부와 상기 전압 제공부에 의해 형성되는 전기 회로의 상태에 따라, 상기 안내 본체부가 상기 본딩 툴과 접촉한 것을 나타내는 정보를 얻는 정보 취득부를 추가로 가지는 것을 특징으로 하는 캐필러리 안내 장치.
  5. 유지 구멍에 대하여 착탈 가능하게 유지된 캐필러리를 가지는 본딩 툴과,
    상기 유지 구멍을 향하여 상기 캐필러리를 안내부에 의해 안내하면서, 상기 캐필러리를 상기 유지 구멍에 부착하는 장착부를 갖추고,
    상기 안내부는,
    상기 유지 구멍에 유지된 상기 캐필러리에 접촉 가능한 안내 본체부와,
    상기 유지 구멍의 중심축선을 따른 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 상기 안내 본체부를 이동시킴으로써, 상기 캐필러리에 접촉 가능한 위치에 상기 안내 본체부를 배치하는 구동부를 가지고,
    상기 구동부는,
    상기 안내 본체부에 연결되는 이동체와,
    상기 제2 방향으로 뻗고, 상기 이동체와의 사이에서 마찰저항력을 발휘하는 구동축과,
    상기 구동축의 단부에 고정됨과 아울러, 상기 구동축에 초음파를 제공하는 초음파 발생체를 포함하는 와이어 본딩 장치.
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