TWI722376B - 致動器以及打線接合裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種可進行多個動作的致動器以及打線接合裝置。致動器13包括一對線性馬達22A、線性馬達22B、控制一對線性馬達22A、線性馬達22B產生的力的朝向及大小的控制裝置27、及架設於一對線性馬達22A、線性馬達22B的滑架26。控制裝置27藉由使其中一個線性馬達22A產生的力的方向與另一個線性馬達22B產生的力的方向一致，而使滑架26平移。另外，控制裝置27藉由使其中一個線性馬達22A產生的力的方向相對於另一個線性馬達22B產生的力的方向為反向，而使滑架26旋轉。

Description

致動器以及打線接合裝置

本發明是有關於一種致動器(actuator)以及打線接合(wire bonding)裝置。

專利文獻1揭示一種打線接合裝置。打線接合裝置具有作為接合工具(bonding tool)的瓷嘴(capillary)。打線接合裝置藉由使用該瓷嘴對打線賦予熱或超音波振動等，而將打線連接於電極。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1] 日本專利特開2018-6731號公報

專利文獻1所揭示的打線接合裝置等製造裝置需要多個移動機構。例如，於製造裝置的動作中，伴有成為處理對象的被處理零件的移動、及工具相對於被處理零件的移動。因此，製造裝置需要下述致動器，該致動器實現對被處理零件及工具各自所要求的移動態樣。

另外，製造裝置的領域中，正研究其功能的高度化。由 於高功能化，所要求的移動態樣增加並且複雜化。於是，若針對每個移動態樣準備致動器，則每當移動態樣增加則致動器的數量亦增加。

因此，鑒於所述情況，本發明提供一種可進行多個動作的致動器以及打線接合裝置。

本發明的一形態的致動器包括：第一力產生部，產生朝向沿著第一方向的正方向的力、及朝向與沿著第一方向的正方向為反向的負方向的力；第二力產生部，相對於第一力產生部於與第一方向正交的第二方向上分離地配置，產生朝向正方向的力、及朝向負方向的力；控制部，控制第一力產生部及第二力產生部所產生的力的朝向及大小；以及移動體，架設於第一力產生部及第二力產生部，控制部藉由使第一力產生部產生的力的方向、與第二力產生部產生的力的方向一致，而使移動體沿著第一方向平移，藉由使第一力產生部產生的力的方向相對於第二力產生部產生的力的方向為反向，而繞移動體的重心旋轉。

該致動器具備第一力產生部及第二力產生部，各力產生部中產生的力是藉由控制部進行控制。根據該構成，藉由使第一力產生部及第二力產生部中產生的力的朝向一致，可使移動體沿著第一方向移動。進而，藉由使第一力產生部及第二力產生部中產生的力的朝向互為反向，而使移動體產生繞重心的轉矩。其結果，可使移動體繞其重心旋轉。其結果，致動器可進行沿著第一 方向的平移及繞重心的旋轉等多個動作。

所述致動器中，第一力產生部及第二力產生部亦可沿著第二方向隔著移動體的重心而配置。根據該構成，可使移動體高效率地旋轉。

所述致動器中，亦可使第一力產生部及第二力產生部具有：超音波產生部，連接於控制部，受到控制部的控制；及驅動軸，於第一方向上延伸，具有與移動體接觸的接觸部，並且固定於超音波產生部而受到超音波產生部產生的超音波振動，第一力產生部及第二力產生部產生的力為接觸部的摩擦力，摩擦力是藉由超音波的頻率來進行控制。根據該構成，可使第一力產生部及第二力產生部的構成簡易。

所述致動器中，亦可使平台具有主面及背面，主面及背面中的一者包含接觸部。根據該構成，第一力產生部及第二力產生部可對移動體可靠地提供力，故而能可靠地進行平移及旋轉。

本發明的另一態樣的打線接合裝置包括：接合工具，可裝卸地保持瓷嘴；及瓷嘴更換部，對接合工具安裝或卸除瓷嘴，瓷嘴更換部具有所述致動器。該打線接合裝置包括具備所述致動器的瓷嘴更換部。該致動器可進行平移與旋轉該兩個動作。因此，可對打線接合裝置賦予瓷嘴的更換功能，並且抑制瓷嘴更換部的大型化。因此，可兼顧打線接合裝置的高功能化與小型化。

根據本發明，提供一種可進行多個動作的致動器以及打 線接合裝置。

1:打線接合裝置

2:基底

3:接合部

4:搬送部

6:接合工具

7:超音波焊頭

7A、8A、12A、16A、17A、18A、19A、42A:軸線

7h:孔

8、8N、8U:瓷嘴

8a:錐面

8b:瓷嘴本體

9:瓷嘴更換部

10:可撓部

11、11A:瓷嘴保持部

12:瓷嘴引導部

12a:上表面

12b:下表面

12c:前端面

12h:引導孔

12t:錐孔部

12p:平行孔部

13:致動器

14:固持器

15:裝卸夾具

16:上插座

16a、18a:上端面

16b、18b:下端面

16c:鍃孔部

16d、18d:階差

16e、18e:細徑部

16h:貫通孔

17:線圈彈簧(彈性部)

18:下插座(瓷嘴基底部)

18f:粗徑部

19:O形環(限制部)

20:夾具驅動部

21:致動器基底(基底部)

21a:主面

22A:線性馬達(第一力產生部)

22B:線性馬達(第二力產生部)

24:線性引導件

24a:平台

24b:支架

26:滑架(移動體)

27:控制裝置(控制部)

28A、28B:驅動軸

29A、29B:超音波元件

31、32:引導件

33:前圓盤

33a、34a、36a:主面

33b、34b、36b:背面

34:加壓圓盤

36:後圓盤

37、38:軸體

38a:外周面

39:瓷嘴儲存部

41:瓷嘴回收部

42:管道

42a、43a:上端

43:軟管

44:蓋

C1、C2、P1、P2:接觸部

CL:接觸線

E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7、E8、E9、E10、E11、E12、E13:電壓

E2a、E2b、E3a、E3b:符號

G1、G2:間隙

圖1為表示實施形態的打線接合裝置的立體圖。

圖2為將圖1所示的打線接合裝置具有的瓷嘴更換部放大表示的立體圖。

圖3為將瓷嘴保持部的一部分剖視表示的立體圖。

圖4(a)至圖4(c)為說明瓷嘴保持部的動作的圖。

圖5為將瓷嘴引導部的一部分剖視表示的立體圖。

圖6(a)及圖6(b)為表示由瓷嘴保持部及瓷嘴引導部所實現的瓷嘴的引導功能的圖。

圖7(a)至圖7(c)為表示由瓷嘴保持部及瓷嘴引導部所實現的瓷嘴的另一引導功能的圖。

圖8為表示圖2所示的瓷嘴更換部具有的致動器的主要部分的平面圖。

圖9(a)至圖9(c)為說明致動器的動作原理的圖。

圖10(a)至圖10(c)為說明致動器的具體控制的圖。

圖11(a)及圖11(b)為說明致動器的具體控制的圖。

圖12(a)及圖12(b)為表示瓷嘴更換部的主要動作的圖。

圖13(a)及圖13(b)為表示繼圖12(a)及圖12(b)之後的瓷嘴更換部的主要動作的圖。

圖14(a)及圖14(b)為表示繼圖13(a)及圖13(b)之 後的瓷嘴更換部的主要動作的圖。

圖15(a)及圖15(b)為表示繼圖14(a)及圖14(b)之後的瓷嘴更換部的主要動作的圖。

圖16為表示變形例的瓷嘴保持部的剖面的立體圖。

以下，一方面參照隨附圖式一方面對用以實施本發明的形態進行詳細說明。圖式的說明中對相同構件標註相同符號，省略重覆說明。

圖1所示的打線接合裝置1例如使用細徑的金屬打線將印刷基板等的電極、與設於該印刷基板的半導體元件的電極加以電性連接。打線接合裝置1對打線提供熱、超音波或壓力而將打線連接於電極。打線接合裝置1具有基底2、用以進行所述連接作業的接合部3、及將作為被處理零件的印刷基板等搬送至接合區域的搬送部4。

接合部3含有接合工具6，於接合工具6的前端設有超音波焊頭7。於該超音波焊頭7的前端，可裝卸地設有用以對打線提供熱、超音波或壓力的瓷嘴8。

以下的說明中，將超音波焊頭7延伸的方向設為X軸，將由搬送部4搬送印刷基板的方向設為Y軸(第二方向)，將瓷嘴8進行接合動作時移動的方向(Z軸方向，第一方向)設為Z軸。

瓷嘴8為定期需要更換的零件。因此，打線接合裝置1具有不經由作業者的操作而自動更換瓷嘴8的瓷嘴更換部9。

瓷嘴更換部9將安裝於超音波焊頭7的瓷嘴8回收，並且對超音波焊頭7安裝瓷嘴8。即，所謂瓷嘴8的更換作業，包括回收瓷嘴8的作業、及安裝瓷嘴8的作業。該瓷嘴8的更換作業於滿足預先設定的條件的情形時，自動實施。例如，該條件亦可設為接合作業的次數。即，亦可於每當實施既定次數的接合作業時，進行更換瓷嘴8的作業。

如圖2所示，瓷嘴更換部9具有瓷嘴保持部11、瓷嘴引導部12及致動器13作為主要的構成構件。另外，具有裝卸夾具15及驅動裝卸夾具15的夾具驅動部20作為附加的構成構件。

<瓷嘴保持部>

瓷嘴保持部11保持瓷嘴8。瓷嘴保持部11經由固持器14而安裝於致動器13。瓷嘴保持部11呈於Z軸方向上延伸的圓柱狀。瓷嘴保持部11的下端保持於固持器14。於瓷嘴保持部11的上端，可裝卸地插入瓷嘴8。

如圖3所示，瓷嘴保持部11具有上插座16、線圈彈簧17(彈性部)、下插座18(瓷嘴基底部)及O形環19(限制部)作為主要的構成構件。上插座16、線圈彈簧17及下插座18配置於共同的軸線上。具體而言，自上而下依次以上插座16、線圈彈簧17及下插座18的順序配置。

上插座16呈大致圓筒狀，具有自上端面16a到達下端面16b的貫通孔16h。上插座16保持瓷嘴8的錐面8a，故而貫通孔16h的內徑對應於瓷嘴8的錐面8a的外徑。例如，貫通孔16h的 內徑小於瓷嘴本體8b的外徑。另外，於貫通孔16h的上端面16a側，設有用於O形環19的鍃孔部16c。鍃孔部16c具有可收納O形環19的尺寸。即，對於鍃孔部16c而言，其深度與O形環19的高度為相同程度，其內徑與O形環19的外徑為相同程度。

O形環19呈所謂圓環(torus)狀的形狀。O形環19與瓷嘴8的錐面8a直接接觸。即，於瓷嘴保持部11中，O形環19保持瓷嘴8。該保持是藉由形成於O形環19的表面的黏著層而達成。O形環19的內徑設為與貫通孔16h的內徑大致相同程度，供瓷嘴8的錐面8a插入。

進而，上插座16具有設於外周面的階差16d，故而外徑的大小於上端面16a側與下端面16b側不同。具體而言，下端面16b側的外徑略小於上端面16a側的外徑。於該下端面16b側的細徑部16e，嵌入有線圈彈簧17。

下插座18呈大致圓筒狀。下插座18的上端面18a面向上插座16的下端面16b。下插座18具有與上插座16相同的外形形狀。即，下插座18亦於其外周面設有階差18d。與上插座16相反，下插座18將上端面18a側設為細徑部18e。於該上端面18a側的細徑部18e，亦嵌入有線圈彈簧17。下插座18的下端面18b側的粗徑部18f是由固持器14所夾持。

線圈彈簧17為壓縮彈簧。對於線圈彈簧17，將其上端側嵌入至上插座16的細徑部16e，將其下端側插入至下插座18的細徑部18e。該些上插座16與線圈彈簧17構成可撓部10。因此， 上插座16與下插座18藉由線圈彈簧17而連結。而且，線圈彈簧17於軸線17A的方向及與軸線17A交叉的方向上具有彈性。其結果，上插座16可變更相對於下插座18的相對位置。

具有所述構成的瓷嘴保持部11具有圖4(a)至圖4(c)所示的保持態樣。圖4(a)表示初期態樣的瓷嘴保持部11。圖4(b)表示第一變形態樣的瓷嘴保持部11。圖4(c)表示第二變形態樣的瓷嘴保持部11。

如圖4(a)所示，第一保持態樣的瓷嘴保持部11中，上插座16及下插座18的軸線16A、軸線18A重合。進而，瓷嘴8的軸線8A亦與該軸線16A、軸線18A重合。

如圖4(b)所示，第二保持態樣的瓷嘴保持部11中，上插座16及下插座18的軸線16A、軸線18A不重合。具體而言，相對於保持於固持器14而維持其位置的下插座18，上插座16於X軸及Y軸的方向上移動。於該狀態下，上插座16的軸線16A相對於下插座18的軸線18A而平行。

如圖4(c)所示，第三變形態樣的瓷嘴保持部11中，上插座16及下插座18的軸線16A、軸線18A重合。即，該等的構成與第一保持態樣相同。另一方面，瓷嘴8的軸線8A相對於上插座16的軸線16A而傾斜。O形環19具有圓環體的形狀，故而供瓷嘴8的錐面8a插入的內周面為曲面。例如，平行於Z軸的剖面中的O形環19的剖面形狀為圓形。於是，若將於O形環19中插入有錐面8a的狀態剖視，則O形環19與錐面8a以兩個接觸部 C1、接觸部C2接觸。即，O形環19與瓷嘴8為於環狀的接觸線CL(參照圖3)上接觸的線接觸。根據此種接觸狀態，容許瓷嘴8相對於O形環19的軸線19A傾斜。

<瓷嘴引導部>

再次如圖2所示，瓷嘴引導部12於將瓷嘴8插入至超音波焊頭7的孔7h(瓷嘴保持孔)中時，引導瓷嘴8。瓷嘴引導部12設於致動器13。因此，瓷嘴引導部12保持與構成致動器13的零件的相對位置關係。瓷嘴引導部12呈從致動器13向超音波焊頭7延伸的單臂梁狀。

圖5為將瓷嘴引導部12的主要部分剖視的立體圖。如圖5所示，瓷嘴引導部12具有設於其自由端部的引導孔12h。引導孔12h接受瓷嘴8的瓷嘴本體8b，將瓷嘴8導向超音波焊頭7的孔7h。引導孔12h為自瓷嘴引導部12的上表面12a到達下表面12b的貫通孔。再者，引導孔12h於瓷嘴引導部12的前端面12c亦開口。即，引導孔12h可從下表面12b及前端面12c接受瓷嘴8。

引導孔12h包含錐孔部12t及平行孔部12p。錐孔部12t的下端於下表面12b開口。平行孔部12p的上端於上表面12a開口。下表面12b中的錐孔部12t的內徑大於上表面12a中的平行孔部12p的內徑。該內徑大於瓷嘴8的上端的外徑。即，引導孔12h，自下表面12b向上表面12a，內徑逐漸減小，而於將錐孔部12t與平行孔部12p連結的位置成為內徑的最小值。該內徑與瓷嘴8的上端的外徑大致相同。而且，於平行孔部12p中，其內徑一定。

圖6(a)及圖6(b)表示藉由瓷嘴引導部12引導瓷嘴8的狀況。於圖6(a)所示的狀態下，超音波焊頭7的孔7h的軸線7A、與瓷嘴引導部12的引導孔12h的軸線12A重合。另一方面，保持於瓷嘴保持部11的瓷嘴8的軸線8A相對於軸線7A、軸線12A而於X軸方向上平行地偏移。

使瓷嘴保持部11自圖6(a)所示的狀態於Z軸方向上移動。於是，如圖6(b)所示，首先瓷嘴8的上端接觸錐孔部12t的壁面。若進一步使瓷嘴保持部11向上移動，則瓷嘴8沿著壁面移動。該移動除了向上(Z軸方向)的成分以外，亦包含水平方向(X軸方向)的成分。瓷嘴保持部11可藉由線圈彈簧17而使上插座16相對於下插座18移動。即，若使下插座18向上移動，則上插座16一面向上移動，一面藉由線圈彈簧17而亦向水平方向移動。

根據該移動，瓷嘴8的軸線8A逐漸接近孔7h的軸線7A。而且，若瓷嘴8的上端到達平行孔部12p，則瓷嘴8的軸線8A與孔7h的軸線7A重合。因此，將瓷嘴8插入至超音波焊頭7的孔7h中。

圖6(a)所示的例中，超音波焊頭7與瓷嘴引導部12的位置關係為理想狀態。另一方面，圖7(a)所示的例中，相對於瓷嘴引導部12的軸線12A，超音波焊頭7的孔7h的軸線7A傾斜。

對此種狀態下插入瓷嘴8的動作進行說明。如圖7(b)所示，相對於孔7h的軸線7A，瓷嘴8的軸線8A相對傾斜。因此， 瓷嘴8的上端與孔7h的壁面接觸，故而無法將瓷嘴8更多地向孔7h中插入。為了進一步對孔7h插入瓷嘴8，需要使相對於孔7h的軸線7A瓷嘴8的軸線8A平行，且使軸線8A與軸線7A重合。

如上所述，瓷嘴保持部11中，可使上插座16相對於下插座18偏移，進而瓷嘴8可相對於上插座16的軸線16A而傾斜。根據該些作用，如圖7(c)所示，隨著使瓷嘴保持部11上升，瓷嘴8的軸線8A可逐漸接近孔7h的軸線7A，最終插入至孔7h中。即，瓷嘴保持部11靈活地保持瓷嘴8，故而可吸收瓷嘴8與瓷嘴引導部12的偏移、及瓷嘴8與超音波焊頭7的孔7h的偏移。因此，根據瓷嘴保持部11及瓷嘴引導部12，能可靠地安裝瓷嘴8。

<致動器>

致動器13使成為更換對象的瓷嘴8或新穎的瓷嘴8移動，並且將瓷嘴8保持於既定的位置及姿勢。致動器13可進行沿著既定的平移軸(Z軸)方向的往返移動。本實施形態中，平移軸沿著鉛垂方向(Z軸)。因此，致動器13使瓷嘴8沿著鉛垂方向上下移動。更進一步而言，致動器13可進行繞旋轉軸(X軸)的旋轉。本實施形態中，旋轉軸與鉛垂方向(Z軸)正交。即，旋轉軸沿著水平方向(X軸)。因此，致動器13使瓷嘴8繞水平方向旋轉。

致動器13具有致動器基底21(基底部)、一對線性馬達22A、線性馬達22B(第一力產生部、第二力產生部)、線性引導件24、滑架(carriage)26(移動體)及控制裝置27(控制部，參照圖1等)。

致動器基底21呈平板狀，具有主面21a。主面21a的法線方向沿著水平方向(X軸方向)。於主面21a上配置有線性馬達22A、線性馬達22B、線性引導件24及滑架26。

線性馬達22A使滑架26移動。線性馬達22A為以所謂慣性衝擊(impact drive)方式為原理的超音波馬達。線性馬達22A具有驅動軸28A及超音波元件29A(超音波產生部)。驅動軸28A為金屬製的圓棒，以其軸線相對於致動器基底21的主面21a平行的方式配置。滑架26沿著該驅動軸28A移動，故而驅動軸28A的長度決定滑架26的移動範圍。驅動軸28A的下端固定於超音波元件29A。驅動軸28A的上端藉由自致動器基底21的主面21a突出的引導件31而支持。驅動軸28A的上端可相對於該引導件31而固定，亦可僅接觸而不固定。即，驅動軸28A的下端為固定端，上端為固定端或自由端。

超音波元件29A對驅動軸28A提供超音波振動。具體而言，經提供有超音波振動的驅動軸28A沿著Z軸稍許往返移動。超音波元件29A例如亦可採用作為壓電元件的壓電式(piezo)元件。壓電式元件根據所施加的電壓而變形。因此，壓電式元件若被賦予高頻電壓，則根據其頻率及電壓的大小而反覆變形，產生超音波振動。超音波元件29A固定於自致動器基底21突出的引導件32。

超音波元件29A上電性連接有控制裝置27，並接受控制裝置27產生的驅動電壓。控制裝置27控制對超音波元件29A提 供的交流電壓的頻率及振幅。

線性馬達22B的單體構成與線性馬達22A相同。線性馬達22B於與Z軸交叉的Y軸方向上分離地配置。即，線性馬達22B的驅動軸28B相對於線性馬達22A的驅動軸28A而平行。另外，線性馬達22B的上端配置於與線性馬達22A的上端相同的高度。同樣地，線性馬達22B的下端配置於與線性馬達22A的下端相同的高度。

滑架26為藉由線性馬達22A、線性馬達22B而平移及旋轉的移動體。滑架26呈圓盤狀，架設於線性馬達22A、線性馬達22B之間。於致動器基底21與滑架26之間，設有於Z軸方向上引導滑架26的線性引導件24。滑架26是由該線性引導件24於Z軸方向上引導。再者，線性引導件24限制滑架26的移動方向，不產生往Z軸方向上的驅動力。

滑架26具有前圓盤33、加壓圓盤34及後圓盤36。並且，前圓盤33具有主面33a以及背面33b，加壓圓盤34具有主面34a以及背面34b，而後圓盤36也具有主面36a以及背面36b。該些圓盤具有彼此相同的外徑，沿著共同的軸線堆疊。於前圓盤33與加壓圓盤34之間夾入有軸體37。該軸體37的外徑小於前圓盤33及加壓圓盤34的外徑。因此，於前圓盤33的外周部與加壓圓盤34的外周部之間形成有間隙。同樣地，於後圓盤36與加壓圓盤34之間亦夾入有軸體38。該軸體37的外徑亦小於後圓盤36及加壓圓盤34的外徑。因此，於後圓盤36的外周部與加壓圓盤34的 外周部之間亦形成有間隙。

後圓盤36連結於線性引導件24的平台24a。平台24a位於線性引導件24的支架24b上。此處，後圓盤36相對於平台24a可旋轉地連結。另一方面，加壓圓盤34及前圓盤33機械固定於後圓盤36，故而加壓圓盤34及前圓盤33不相對於後圓盤36而旋轉。因此，包含前圓盤33、加壓圓盤34及後圓盤36的滑架26總體相對於線性引導件24的平台24a而可旋轉。

如圖8所示，於加壓圓盤34與後圓盤36的間隙G1中夾入有驅動軸28A、驅動軸28B。具體而言，一對驅動軸28A、驅動軸28B以隔著滑架26的重心的方式配置。進而，驅動軸28A、驅動軸28B與加壓圓盤34的背面34b及後圓盤36的主面36a接觸。再者，驅動軸28A、驅動軸28B不與軸體38的外周面38a接觸。即，間隙G1小於加壓圓盤34及後圓盤36的外徑，大於軸體38的外徑。另外，軸體38的外徑與後圓盤36的外徑之差值大於驅動軸28A、驅動軸28B的外徑。同樣地，軸體37的外徑與加壓圓盤34的外徑之差值大於驅動軸28A、驅動軸28B的外徑。

此處，間隙G1的間隔略小於驅動軸28A、驅動軸28B的外徑。由於在前圓盤33與加壓圓盤34之間形成有間隙G2，故而於加壓圓盤34與後圓盤36之間配置有驅動軸28A、驅動軸28B時，加壓圓盤34稍向前圓盤33側撓曲。該撓曲產生將驅動軸28A、驅動軸28B按壓於後圓盤36的力。

以下，一方面參照圖9(a)至圖9(c)一方面對致動器 13的動作原理進行說明。圖9(a)、(b)及(c)為說明致動器13的動作原理的圖。為了方便說明，於圖9(a)至圖9(c)中，表示其中一個線性馬達22A及滑架26，省略另一個線性馬達22B等的圖示。

圖9(a)表示保持滑架26的位置的態樣。如上所述，對於滑架26而言，於加壓圓盤34與後圓盤36之間夾入有驅動軸28A，藉由該夾入所致的加壓而維持滑架26的位置。更詳細而言，滑架26藉由以加壓為垂直抵力的摩擦阻力而維持其位置。此時，控制裝置27不對超音波元件29A提供電壓(電壓值零，參照電壓E1)。或者，控制裝置27亦可對超音波元件29A提供具有既定電壓值的直流電流。

如上所述，滑架26藉由與驅動軸28A之間的摩擦阻力而維持其位置。此處，於使驅動軸28A移動時，可能產生滑架26伴隨驅動軸28A而移動的態樣、與滑架26不伴隨驅動軸28A而藉由其慣性繼續維持位置的態樣。關於該些態樣，根據使驅動軸28A移動的速度、即超音波振動的頻率而可決定成為哪一態樣。例如，於為相對較低的頻率(15kHz~30kHz)時，滑架26伴隨驅動軸28A而移動。例如，於為相對較高的頻率(100kHz~150kHz)時，滑架26不伴隨驅動軸28A而維持位置。

例如，如圖9(b)所示，於使驅動軸28A向上(正方向)移動時，滑架26亦伴隨驅動軸28A的移動。即，驅動軸28A與滑架26的相對位置關係不變化。而且，於使驅動軸28A向下(負 方向)移動時，使滑架26不伴隨驅動軸28A往下方的移動。即，驅動軸28A與滑架26的相對位置關係變化。若重覆該些動作，則滑架26逐漸向上方移動。即，藉由使驅動軸28A向上移動的電壓(電壓E2中的符號E2a)的週期長於使驅動軸28A向下移動的電壓的週期(電壓E2中的符號E2b)，可使滑架26向上方移動。

反之，如圖9(c)所示，於使驅動軸28A向下移動時，滑架26亦伴隨驅動軸28A的移動。即，驅動軸28A與滑架26的相對位置關係不變化。而且，於使驅動軸28A向上移動時，使滑架26不伴隨驅動軸28A的向上方的移動。即，驅動軸28A與滑架26的相對位置關係變化。若重覆該些動作，則滑架26逐漸向下方移動。即，藉由使驅動軸28A向上移動的電壓(電壓E3中的符號E3a)的週期短於使驅動軸28A向下移動的電壓的週期(電壓E3中的符號E3b)，可使滑架26向下方移動。

再者，於使滑架26向下移動的情形時，亦可除了所述控制以外，使滑架26不追隨驅動軸28A的上下移動兩者。即，表面上，於滑架26與驅動軸28A之間摩擦阻力小於作用於滑架26的重力，看起來滑架26落下。於該態樣中，利用作用於滑架26的重力作為使滑架26向下移動的力。

一方面參照圖10(a)至圖10(c)以及圖11(a)及圖11(b)，一方面對致動器13的具體動作進行說明。

圖10(a)表示維持滑架26的位置的動作。如上所述，於維持滑架26的位置的情形時，控制裝置27對各超音波元件 29A、超音波元件29B提供一定的電壓(參照圖10(a)中的電壓E4、電壓E5)。

圖10(b)表示使滑架26向上移動的動作。此時，控制裝置27對其中一個超音波元件29A，提供使驅動軸28A向上移動的電壓的週期長於使驅動軸28A向下移動的電壓的週期的交流電壓(參照圖10(b)中的電壓E6)。同樣地，控制裝置27對另一個超音波元件29B，亦提供使驅動軸28B向上移動的電壓的週期長於使驅動軸28B向下移動的電壓的週期的交流電壓(參照圖10(b)中的電壓E7)。即，控制裝置27對兩個超音波元件29A、超音波元件29B提供相同的交流電壓。而且，控制裝置27令使其中一個驅動軸28A向上移動的時序、與使另一個驅動軸28B向上移動的時序一致。即，控制裝置27將對其中一個超音波元件29A提供的電壓的相位、與對另一個超音波元件29B提供的電壓的相位彼此設為相同相位的關係。於是，將其中一個驅動軸28A按壓於加壓圓盤34及後圓盤36的接觸部P1、與將另一個驅動軸28B按壓於加壓圓盤34及後圓盤36的接觸部P2以相同的距離逐漸向上方移動。其結果，接觸部P1、接觸部P2保持平行狀態而向上方移動。即，滑架26不繞重心旋轉，而向上平移。

圖10(c)表示使滑架26向下移動的動作。此時，控制裝置27對其中一個超音波元件29A，提供使驅動軸28A向上移動的電壓的週期短於使驅動軸28A向下移動的電壓的週期的交流電壓(參照圖10(c)中的電壓E8)。同樣地，控制裝置27對另一 個超音波元件29B，亦提供使驅動軸28B向上移動的電壓的週期短於使驅動軸28B向下移動的電壓的週期的交流電壓(參照圖10(c)中的電壓E9)。於是，將其中一個驅動軸28A按壓於加壓圓盤34及後圓盤36的接觸部P1、與將另一個驅動軸28B按壓於加壓圓盤34及後圓盤36的接觸部P2以相同的距離逐漸向下方移動。其結果，接觸部P1、接觸部P2保持平行狀態而向下方移動。即，滑架26不繞重心旋轉，而向下平移。

根據所述控制，於使滑架26向下方移動時，於滑架26與驅動軸28A、驅動軸28B之間摩擦阻力發揮作用，各自的相對位置不改變。因此，滑架26亦不繞重心旋轉。其結果，例如即便於因保持於滑架26的瓷嘴8的姿勢而產生使滑架26旋轉般的轉矩的情形時，亦可抑制滑架26的旋轉，並且使滑架26向下移動。

再者，於使滑架26向上及向下移動的平移時，亦可利用一個線性馬達22A來實現。實施形態的致動器13具有兩個線性馬達22A、線性馬達22B，故而與具有一個線性馬達22A的構成相比可提高推進力。

圖11(a)表示使滑架26向順時針方向旋轉的動作。此時，控制裝置27對其中一個超音波元件29A，提供使驅動軸28A向上移動的電壓的週期短於使驅動軸28A向下移動的電壓的週期的交流電壓(參照圖11(a)中的電壓E10)。另一方面，控制裝置27對另一個超音波元件29B，提供使驅動軸28B向上移動的電壓的週期長於使驅動軸28B向下移動的電壓的週期的交流電壓 (參照圖11(a)中的電壓E11)。即，控制裝置27使對超音波元件29A提供的電壓、與對超音波元件29B提供的電壓互不相同。而且，控制裝置27令使其中一個驅動軸28A向上移動的時序、與使另一個驅動軸28B向下方移動的時序一致。即，控制裝置27將對其中一個超音波元件29A提供的電壓的相位、與對另一個超音波元件29B提供的電壓的相位彼此設為相反相位的關係。於是，將其中一個驅動軸28A按壓於加壓圓盤34及後圓盤36的接觸部P1向下移動，將另一個驅動軸28B按壓於加壓圓盤34及後圓盤36的接觸部P2向上移動。即，接觸部P1、接觸部P2彼此向相反方向移動。若該些接觸部的移動量一致，則接觸部P1、接觸部P2保持Z軸方向的位置而向順時針方向旋轉。

圖11(b)表示使滑架26向逆時針方向旋轉的動作。此時，控制裝置27對其中一個超音波元件29A，提供使驅動軸28A向上移動的電壓的週期長於使驅動軸28A向下移動的電壓的週期的交流電壓(參照圖11(b)中的電壓E12參照)。另一方面，控制裝置27對另一個超音波元件29B，提供使驅動軸28B向上移動的電壓的週期短於使驅動軸28B向下移動的電壓的週期的交流電壓(參照圖11(b)中的電壓E13)。於是，將其中一個驅動軸28A按壓於加壓圓盤34及後圓盤36的接觸部P1向上移動，將另一個驅動軸28B按壓於加壓圓盤34及後圓盤36的接觸部P2向下移動。即，接觸部P1、接觸部P2彼此向相反方向移動。若該些接觸部的移動量一致，則接觸部P1、接觸部P2保持Z軸方向的位 置而向逆時針方向旋轉。

<更換動作>

繼而，對藉由所述瓷嘴更換部9進行的瓷嘴更換動作進行說明。

圖12(a)表示即將更換安裝於超音波焊頭7的瓷嘴8U之前的狀態。瓷嘴更換部9除了所述瓷嘴保持部11、瓷嘴引導部12及致動器13以外，具有瓷嘴儲存部(capillary stocker)39及瓷嘴回收部41作為附加的構成構件。瓷嘴儲存部39收納多個更換用的瓷嘴8N。另外，瓷嘴回收部41收納已使用的瓷嘴8U。

圖12(a)所示的狀態例如為藉由安裝於超音波焊頭7的瓷嘴8U進行打線接合作業的狀態。因此，瓷嘴更換部9亦可退避至不妨礙該打線接合作業的位置。

圖12(b)表示更換動作中的第一步驟的狀態。首先，瓷嘴更換部9藉由控制裝置27使滑架26向順時針方向旋轉。該旋轉對應於圖11(a)所示的動作。藉由該旋轉，退避至不妨礙打線接合作業的位置的瓷嘴保持部11位於瓷嘴8U的下方。

圖13(a)表示更換動作中的第二步驟的狀態。瓷嘴更換部9藉由控制裝置27使滑架26向上方移動。該移動對應於圖10(b)所示的動作。藉由該移動，瓷嘴保持部11保持安裝於超音波焊頭7的瓷嘴8U。

圖13(b)表示更換動作中的第三步驟的狀態。瓷嘴更換部9藉由控制裝置27使滑架26向下方移動。該移動對應於圖10 (c)所示的動作。藉由該移動，將經瓷嘴保持部11保持的瓷嘴8U從超音波焊頭7卸除。

圖14(a)表示更換動作中的第四步驟的狀態。瓷嘴更換部9藉由控制裝置27使滑架26向順時針方向旋轉。該移動對應於圖11(a)所示的動作。藉由該移動，將經瓷嘴保持部11保持的瓷嘴8U搬送至瓷嘴回收部41，作為已使用的瓷嘴8U而回收。

圖14(b)表示更換動作中的第五步驟的狀態。瓷嘴更換部9藉由控制裝置27使滑架26向逆時針方向旋轉。該移動對應於圖11(b)所示的動作。藉由該移動，瓷嘴保持部11保持更換用的新穎的瓷嘴8N。

圖15(a)表示更換動作中的第六步驟的狀態。瓷嘴更換部9藉由控制裝置27使滑架26向順時針方向旋轉。該移動對應於圖11(a)所示的動作。藉由該移動，經瓷嘴保持部11保持的新穎的瓷嘴8N位於超音波焊頭7的孔7h的下方。

圖15(b)表示更換動作中的第七步驟的狀態。瓷嘴更換部9藉由控制裝置27使滑架26向上方移動。該移動對應於圖10(b)所示的動作。藉由該移動，經瓷嘴保持部11保持的新穎的瓷嘴8N插入至超音波焊頭7的孔7h中。於該插入中，藉由圖6(a)及圖6(b)以及圖7(a)至圖7(c)所示的瓷嘴保持部11及瓷嘴引導部12的作用，消除瓷嘴8N與瓷嘴引導部12的偏移、及瓷嘴8N與超音波焊頭7的孔7h的偏移，故而能可靠地安裝。

以下，對實施形態的致動器13及打線接合裝置1的作用 效果進行說明。

致動器13具備一對線性馬達22A、線性馬達22B，各線性馬達22A、線性馬達22B中產生的力是藉由控制裝置27進行控制。根據該構成，藉由使一對線性馬達22A、線性馬達22B中產生的力的朝向一致，可使滑架26平移。進而，藉由使線性馬達22A、線性馬達22B中產生的力的朝向互為反向，而使滑架26產生繞重心的轉矩。其結果，可使滑架26繞其重心旋轉。其結果，致動器13可進行平移及旋轉等多個動作。

即，本實施形態的致動器13可進行平移與旋轉，無需分別準備僅用於平移的驅動機構及僅用於旋轉的驅動機構。因此，與分別準備平移用驅動機構及旋轉用驅動機構的構成相比，可實現致動器13的大小的小型化。

打線接合裝置1包括具備致動器13的瓷嘴更換部9。該致動器13可進行平移與旋轉該兩個動作。因此，可對打線接合裝置1賦予瓷嘴8的更換功能，並且抑制瓷嘴更換部9的大型化。因此，可兼顧打線接合裝置1的高功能化與小型化。

進而，打線接合裝置1中，經瓷嘴保持部11保持的瓷嘴8一面經瓷嘴引導部12引導一面插入至孔7h中。因此，即便瓷嘴8相對於孔7h偏移，亦藉由瓷嘴引導部12來修正偏移。進而，相對於固定於致動器13的下插座18，瓷嘴保持部11包含上插座16及線圈彈簧17的可撓部10以可相對移位的方式保持瓷嘴8的位置。其結果，即便於除了瓷嘴8相對於孔7h的偏移以外，瓷嘴引 導部12相對於孔7h偏移的情形時，亦能以使瓷嘴8追隨瓷嘴引導部12及孔7h的方式，一面使瓷嘴8的姿勢變化一面插入。因此，可不依賴作業者的手而將新穎的瓷嘴8自動安裝於打線接合裝置1。

以上，對本發明的實施形態進行了說明，但不限定於所述實施形態而能以各種形態實施。

<變形例1>

於實施形態中，作為第一力產生部及第二力產生部，例示了利用慣性法則的以慣性衝擊方式為原理的超音波驅動馬達。然而，第一力產生部及第二力產生部不限定於該構成，只要可產生沿著既定方向的力，則可用作第一力產生部及第二力產生部。例如，作為第一力產生部及第二力產生部，亦可採用利用滾珠螺桿(ball screw)的線性引導部。

<變形例2>

瓷嘴保持部只要能以可靈活地變更瓷嘴8的姿勢的態樣保持即可。因此，不限定於所述瓷嘴保持部的構成，亦可採用圖16所示的變形例的瓷嘴保持部11A。

瓷嘴保持部11A具有金屬製的管道(pipe)42、矽酮樹脂製的軟管(tube)43、及蓋(cap)44作為主要的構成構件。管道42呈筒狀，於其內部收納軟管43。管道42的一端及軟管43的一端由蓋44封閉。該蓋44由固持器14保持。軟管43的上端43a(上端開口緣)與管道42的上端42a大致一致。另外，軟管 43的外徑小於管道42的內徑。即，於軟管43的外周面與管道42的內周面之間，形成有稍許的間隙。而且，於軟管43的上端43a，保持瓷嘴8的錐面8a。

根據該瓷嘴保持部11A，軟管43具有既定的可撓性。因此，以形成於軟管43的外周面與管道42的內周面之間的間隙的程度，瓷嘴保持部11A可容許瓷嘴8的姿勢變更。具體而言，可容許與管道42的軸線42A交叉的方向上的偏心及傾斜。

此處，僅軟管43的情形時，視瓷嘴8的姿勢不同而可能產生軟管43的剛性不足，故而無法保持瓷嘴8的情況。然而，於軟管43的外側，因為存在剛性高於軟管43的管道42，故而即便於軟管43的剛性不足的情形時，亦可藉由管道42將瓷嘴8的移位限制於容許範圍。

進而，於軟管43中插入有瓷嘴8的狀態下，該上端43a的內周緣與錐面8a的接觸狀態成為線接觸。因此，與實施形態的瓷嘴保持部11A同樣地，亦可傾斜地保持瓷嘴8。

7:超音波焊頭

7h:孔

8:瓷嘴

9:瓷嘴更換部

11:瓷嘴保持部

12:瓷嘴引導部

13:致動器

14:固持器

15:裝卸夾具

20:夾具驅動部

21:致動器基底(基底部)

21a:主面

22A:線性馬達(第一力產生部)

22B:線性馬達(第二力產生部)

24:線性引導件

24a:平台

24b:支架

26:滑架

28A、28B:驅動軸

29A、29B:超音波元件

31、32:引導件

33:前圓盤

34:加壓圓盤

36:後圓盤

37、38:軸體

Claims (5)

1. 一種致動器，包括：第一力產生部，產生朝向沿著第一方向的正方向的力、及朝向與沿著所述第一方向的所述正方向為反向的負方向的力；第二力產生部，相對於所述第一力產生部於與所述第一方向正交的第二方向上分離，且與所述第一力產生部平行地配置，產生朝向所述正方向的力、及朝向所述負方向的力；控制部，控制所述第一力產生部及所述第二力產生部產生的力的朝向及大小；以及移動體，架設於所述第一力產生部及所述第二力產生部，所述控制部藉由使所述第一力產生部產生的力的方向、與所述第二力產生部產生的力的方向一致，而使所述移動體沿著所述第一方向平移，藉由使所述第一力產生部產生的力的方向相對於所述第二力產生部產生的力的方向為反向，而繞所述移動體的重心旋轉。
2. 如申請專利範圍第1項所述的致動器，其中所述第一力產生部及所述第二力產生部沿著所述第二方向隔著所述移動體的重心而配置。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的致動器，其中所述第一力產生部以及所述第二力產生部具有：超音波產生部，連接於所述控制部，受到所述控制部的控制；及 驅動軸，於所述第一方向上延伸，具有與所述移動體接觸的接觸部，並且固定於所述超音波產生部而受到所述超音波產生部產生的超音波振動。
4. 如申請專利範圍第3項所述的致動器，其中所述移動體具有主面及背面，所述主面及所述背面中的一者包含所述接觸部。
5. 一種打線接合裝置，包括：接合工具，能夠裝卸地保持瓷嘴；及瓷嘴更換部，對所述接合工具安裝或卸除所述瓷嘴，所述瓷嘴更換部具有如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的致動器。

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