WO2015029527A1 - 駆動機構及び製造装置 - Google Patents

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WO2015029527A1
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修一 高波
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株式会社カイジョー
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    • F16H21/46—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides with movements in three dimensions
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Definitions

  • the present invention relates to a drive mechanism and a manufacturing apparatus including the drive mechanism.
  • the manufacturing apparatus means a manufacturing apparatus that directly manufactures an object and various apparatuses that are used in the process of manufacturing the object, and includes, for example, a wire bonding apparatus. .
  • FIG. 10 is a perspective view showing a conventional wire bonding apparatus.
  • the XYZ axes have a three-layer structure.
  • a fixed base 3 is disposed on the first layer 2, and an X-axis cross roller guide 4 is provided on the fixed base 3.
  • An X linear motor 17 is disposed in the X axis motor unit 15.
  • the lower moving plate 6 is moved in the X-axis direction on the X-axis cross roller guide 4 by the X linear motor 17.
  • the Y-axis cross roller guide 12 is disposed in the second layer, and the upper moving body 10 is moved in the Y-axis direction on the Y-axis cross roller guide 12 by the Y linear motor 42.
  • a Z rotation fulcrum mounted on the upper moving body 10, and an ultrasonic horn and a capillary are arranged on the Z rotation fulcrum, and the Z rotation fulcrum is driven by a Z motor in a swinging manner.
  • the capillary and the ultrasonic horn can be moved in the Z-axis direction by the driving force of the Z motor.
  • the apparatus also has a bonding mechanism (not shown) that performs bonding by supplying a wire to the capillary.
  • the above bonding mechanism supplies a wire to the capillary, forms a ball at the tip of the wire drawn out from the capillary, moves the ball to the first bonding point by the capillary, and ultrasonically vibrates the ball with an ultrasonic horn.
  • the wire is bonded to the 1st bonding point, and then the capillary is moved to the 2nd bonding point.
  • ultrasonic vibration is applied to the wire by an ultrasonic horn from the capillary.
  • the lower moving plate 6 when the lower moving plate 6 is moved in the X axis direction by the X linear motor 17 in the first layer 2, the upper moving body 10 mounted thereon and the ultrasonic horn and capillary of the Z rotation fulcrum are also in the X axis. Move in the direction. Further, when the upper moving body 10 is moved in the Y-axis direction by the second-layer Y linear motor 42, the ultrasonic horn and capillary on the Z rotation fulcrum mounted thereon are also moved in the Y-axis direction. However, even if the upper moving body 10 is moved in the Y-axis direction, the lower moving plate 6 does not move.
  • the Z rotation fulcrum capillary and ultrasonic horn are swung by the third layer Z motor.
  • the lower moving plate 6 and the upper moving body 10 do not move except for the Z-axis oscillating Y component.
  • precise XYZ movement is realized.
  • the third layer Z motor Since the third layer Z motor is dedicated to the Z rotation fulcrum, it cannot contribute to the driving of the first layer X linear motor 17 in the X-axis direction at all and becomes a pure load. Similarly, since the second-layer Y linear motor 42 is dedicated to the movement of the upper moving body 10 in the Y-axis direction, driving the first-layer X linear motor 17 in the X-axis direction becomes a load.
  • the Y-axis cross roller guide 12 is disposed on the X-axis cross roller guide 4 and the Z motor is mounted in a box-shaped housing, which requires a certain size, so these are also loads. Therefore, the X linear motor 17 has a relatively large load compared to the Z motor and is disadvantageous for high acceleration / deceleration.
  • An object of one embodiment of the present invention is to provide a driving mechanism or a manufacturing apparatus that is advantageous for high acceleration / deceleration by reducing a load.
  • One end of the second rod is rotatably connected by a third rotation fulcrum provided on the first rod, and the other end of the second rod is rotatably connected by the center moving mechanism and a fourth rotation fulcrum.
  • a third rod, a fourth rod, and a second moving mechanism that moves on the plane are provided, and one end of the third rod has the moving portion and a fifth rotation.
  • the other end of the third rod is rotatably connected by the second moving mechanism and a sixth rotation fulcrum, and one end of the fourth rod is connected to the third rod.
  • the other end of the fourth rod is rotatably connected by the center movement mechanism and the eighth rotation fulcrum, and the second movement mechanism is connected to the center by the seventh rotation fulcrum provided.
  • the second moving mechanism is a second planar motor or a second XY table.
  • the center moving mechanism is moved on the first straight line on the plane or along the first straight line.
  • a drive mechanism characterized by.
  • the third moving mechanism is configured to guide both ends of the first linear guide so as to move on the second straight line or along the second straight line.
  • a drive mechanism comprising: a linear guide; and a linear motor that moves the first linear guide on or along the second straight line.
  • the first moving mechanism is guided so as to move on a third straight line on the plane connecting the center moving mechanism and the first moving mechanism.
  • a drive mechanism having a second linear guide, wherein the second linear guide is guided by the first linear guide so as to move along the first straight line.
  • the first moving mechanism is a first planar motor or a first XY table
  • the center moving mechanism is A drive mechanism characterized by being a center plane motor or a center XY table.
  • a manufacturing apparatus comprising the drive mechanism according to any one of [1] to [8].
  • the manufacturing apparatus comprising: a capillary disposed in the moving unit; and a bonding mechanism that supplies a wire to the capillary and performs wire bonding.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a drive mechanism according to one embodiment of the present invention. It is a top view of the drive mechanism shown in FIG. It is a schematic diagram which shows the modification of the drive mechanism shown in FIG.
  • FIG. 4 is a plan view of the drive mechanism shown in FIG. 3.
  • 1 is a perspective view schematically showing a bonding apparatus according to an aspect of the present invention. 1 is a perspective view schematically showing a bonding apparatus according to an aspect of the present invention. It is a top view of the bonding apparatus shown in FIG. It is a top view which shows typically the bonding apparatus which concerns on 1 aspect of this invention. It is a schematic diagram which shows the drive mechanism which concerns on the modification of 1st Embodiment. It is a perspective view which shows the conventional wire bonding apparatus.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a drive mechanism according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the drive mechanism shown in FIG.
  • the drive mechanism can move the moving unit 101 in the XYZ axis space by combining four planar motors and three Scott Russell link mechanisms.
  • a known planar motor may be used for the four planar motors.
  • the driving mechanism shown in FIGS. 1 and 2 includes a first planar motor (hereinafter also referred to as “8 o'clock motor”) 106, a second planar motor (hereinafter also referred to as “4 o'clock motor”) 107, and the first. 3 plane motors (hereinafter also referred to as “12 o'clock motors”) 108 and a center plane motor 105, and these plane motors move on the same plane (on the XY plane 200).
  • the driving mechanism includes a first rod 103a, a second rod 104a, a third rod 103b, a fourth rod 104b, a fifth rod 103c, a sixth rod 104c, a moving unit 101, and a fixed unit 102.
  • a center plane motor 105 is mounted on the fixed portion 102.
  • One end of the first rod 103a is rotatably connected by the moving part 101 and the first rotation fulcrum 125a, and the other end of the first rod 103a is rotatable by the 8 o'clock motor 106 and the second rotation fulcrum 126a. It is connected to the.
  • One end of the second rod 104a is rotatably connected to the center of the first rod 103a and a third rotation fulcrum 128a, and the other end of the second rod 104a is connected to the fixed portion 102 and the fourth rotation fulcrum 127a. Is connected to be rotatable.
  • the first Scott Russell link mechanism is constituted by the moving part 101, the fixed part 102, the first and second rods 103a, 104a, the eight o'clock motor 106, and the first to fourth rotation fulcrums 125a, 126a, 128a, 127a. It is composed.
  • One end of the third rod 103b is rotatably connected by the moving part 101 and the fifth rotation fulcrum 125b, and the other end of the third rod 103b is rotatable by the 4 o'clock motor 107 and the sixth rotation fulcrum 126b. It is connected to the.
  • One end of the fourth rod 104b is rotatably connected to the center of the third rod 103b and a seventh rotation fulcrum 128b, and the other end of the fourth rod 104b is connected to the fixed portion 102 and the eighth rotation fulcrum 127b. Is connected to be rotatable.
  • the second Scott Russell link mechanism is constituted by the moving part 101, the fixed part 102, the third and fourth rods 103b, 104b, the four o'clock motor 107, and the fifth to eighth rotation fulcrums 125b, 126b, 128b, 127b. It is composed.
  • One end of the fifth rod 103c is rotatably connected by the moving part 101 and the ninth rotation fulcrum 125c, and the other end of the fifth rod 103c is rotatable by the 12:00 motor 108 and the tenth rotation fulcrum 126c. It is connected to the.
  • One end of the sixth rod 104c is rotatably connected to the center of the fifth rod 103c and an eleventh rotation fulcrum 128c, and the other end of the sixth rod 104c is fixed to the fixed portion 102 and the twelfth rotation fulcrum 127c. Is connected to be rotatable.
  • the third Scott Russell link mechanism is constituted by the moving portion 101, the fixed portion 102, the fifth and sixth rods 103c, 104c, the 12 o'clock motor 108, and the ninth to twelfth rotational fulcrums 125c, 126c, 128c, 127c. It is composed.
  • the movement of the moving unit 101 in the XY direction will be described. If all of the center plane motor 105, the 8 o'clock motor 106, the 4 o'clock motor 107, and the 12 o'clock motor 108 move in the same XY direction without changing the relative positions, the moving unit 101 moves XY and does not move in the Z direction. At this time, the distance between the center plane motor 105 and the first to third plane motors 106 to 108 does not change. That is, all planes are maintained while the first plane motor 106 is at the 8 o'clock position, the second plane motor 107 is at the 4 o'clock position, and the third plane motor 108 is at the 12 o'clock position with the center plane motor 105 as the center.
  • the motor is configured to move XY in the same manner.
  • the movement of the moving unit 101 in the Z-axis direction will be described.
  • the first Scott Russell link mechanism moves the moving part 101 away from the center plane motor 105 when the 8 o'clock motor 106 is moved closer to the center plane motor 105, and moves the 8 o'clock motor 106 away from the center plane motor 105.
  • the moving unit 101 moves so as to approach the center plane motor 105. Thereby, the moving unit 101 can be moved in the Z-axis direction.
  • the moving unit 101 can be moved only in the Z-axis direction without moving in the XY direction.
  • the moving unit 101 can be moved freely in the XYZ space.
  • the second and third Scott Russell link mechanisms are driven in synchronization with the first Scott Russell link mechanism. That is, by moving the center plane motor 105, the 8 o'clock motor 106, the 4 o'clock motor 107, and the 12 o'clock motor 108 in the XY-axis direction, the moving unit 101 can be freely moved in the XYZ space. .
  • the length of the first rod 103a (the distance between the first rotation fulcrum 125a and the second rotation fulcrum 126a) is L, and the other end of the first rod 103a is The straight line 90 connecting the second rotation fulcrum 126a and the fourth rotation fulcrum 127a at the other end of the second rod 104a and the longitudinal direction of the first rod 103a (the first rotation fulcrum 125a and the second rotation fulcrum 126a
  • the angle ⁇ is changed from ⁇ to ⁇ by setting the center plane motor 105 to a fixed position and moving the 8 o'clock motor 106 closer to or away from the center plane motor 105.
  • the input of the movement amount Yz of the 8:00 motor 106 is converted as follows and output as the movement amount Z1 of the moving unit 101 in the Z-axis direction.
  • Yz L (cos ⁇ -cos ⁇ )
  • Conversion ⁇ Z1 L (sin ⁇ -sin ⁇ )
  • the movement amount Z1 of the moving unit 101 is larger than the movement amount Yz of the 8 o'clock motor 106, which is desirable for the bonding apparatus.
  • the movement amount Z1 is 4.51 times the movement amount Yz.
  • the drive mechanism has a control unit (not shown), and the above-described drive of each of the 8 o'clock motor 106, the 4 o'clock motor 107, the 12 o'clock motor 108 and the center plane motor 105 is controlled by this control unit.
  • the drive mechanism is implemented using three Scott Russell link mechanisms.
  • the drive mechanism can be implemented if at least one Scott Russell link mechanism is provided. It is.
  • the first rods 103a1 and 103a2 may be parallel links, and the other configurations are the same as in this embodiment.
  • a parallel link is not required.
  • a drive mechanism for freely moving the moving unit 101 in the XYZ space can be manufactured by combining a planar motor and a Scott Russell link mechanism. Therefore, it is possible to realize a drive mechanism that is advantageous for high acceleration / deceleration by reducing the load.
  • the Z motor that was a load is not required for the X linear motor 17 shown in FIG. 10, the load balance is optimized, and high acceleration / deceleration is possible. Further, since the drive mechanism according to the present embodiment does not require the X-axis cross roller guide 4 and the Y-axis cross roller guide 12 shown in FIG. 10, the load mass of XY can be reduced and high acceleration / deceleration can be achieved.
  • the first plane motor 106 is at the 8 o'clock position
  • the second plane motor 107 is at the 4 o'clock position
  • the third plane motor 108 is at the 12 o'clock position with the center plane motor 105 as the center.
  • the reaction force applied to the center plane motor cancels out, The sum of the reaction force vectors is reduced, and the occurrence of vibration due to the reaction force can be suppressed.
  • the center plane motor 105 when the moving unit 101 is moved in the Z direction, when the 8 o'clock motor 106 approaches the center plane motor 105 due to the thrust of the 8 o'clock motor 106, the center plane motor 105 The reaction force is applied in the same direction as the thrust of the 8 o'clock motor 106. In order to keep the center plane motor 105 from moving due to the reaction force, a slightly smaller thrust opposite to the thrust of the 8 o'clock motor 106 is generated in the center plane motor 105 as a reaction force against the reaction force applied to the center plane motor 105. You can do it.
  • the 8 o'clock motor 106 receives a reaction force in the same direction as the thrust (resistance force) of the center plane motor 105.
  • the direction of these two reaction forces is parallel to the XY plane 200 and opposite to each other, the vibration generated thereby is the same as the product of the mass of the movable part (8 o'clock motor) and acceleration, and there is no particular merit.
  • the first plane motor is centered on the center plane motor and the second plane is moved to the 6 o'clock position.
  • the flat motor should be placed at the 12 o'clock position.
  • the first plane motor is at the 3 o'clock position
  • the second plane motor is at the 6 o'clock position
  • the center plane motor is the center. It is preferable to arrange the 3 plane motor at the 9 o'clock position and the fourth plane motor at the 12 o'clock position.
  • a drive mechanism using five or more Scott-Russell link mechanisms should be arranged in a balanced manner.
  • the thrust in the Z-axis direction of the moving unit 101 can be divided into three by the first to third planar motors, the load per one planar motor is reduced, and high acceleration / deceleration can be achieved. If four planar motors are used, it can be divided into four, and the load per one planar motor can be further reduced.
  • the resonance frequency is likely to increase.
  • a drive mechanism that moves the moving unit 101 in the XYZ-axis space by combining four planar motors and three Scott Russell link mechanisms is used.
  • the present invention is limited to four planar motors.
  • a moving mechanism other than a planar motor can be used as long as it is a moving mechanism that moves on a plane.
  • a driving mechanism according to the following modification can also be used.
  • FIG. 3 is a schematic view showing a modification of the drive mechanism shown in FIG. 4 is a plan view of the drive mechanism shown in FIG. 3 and 4, the same parts as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
  • the drive mechanism of this modification can move the moving unit 101 in the XYZ axis space by combining four XY tables and three Scott Russell link mechanisms.
  • a known small XY table may be used for the four XY tables.
  • a first XY table (hereinafter also referred to as “8 o'clock table”) 1106 shown in FIGS. 3 and 4 is used instead of the first planar motor 106 shown in FIGS. 1 and FIG. 2 is used instead of the second planar motor 107 shown in FIG. 1 and FIG. 2 and a second XY table (hereinafter also referred to as “4-hour table”) 1107 shown in FIG. 3 and FIG.
  • a third XY table (hereinafter also referred to as “12 o'clock table”) 1108 shown in FIGS. 3 and 4 is used instead of the third flat motor 108, and the center flat motor 105 shown in FIGS. 1 and 2 is used instead.
  • the center XY table 1105 shown in FIGS. 3 and 4 is used.
  • the 8 o'clock table 1106 has an 8 o'clock X table 1106a and an 8 o'clock Y table 1106b, the 8 o'clock X table 1106a is attached to the 8 o'clock Y plate 1116b, and the 8 o'clock Y plate 1116b is the 8 o'clock Y table.
  • the second rotation fulcrum 126a is attached to the 8 o'clock X plate 1116a, and the 8 o'clock X plate 1116a is configured to be movable in the X direction of the 8 o'clock X table 1106a. .
  • the 8 o'clock X plate 1116a can move on the same XY plane as the XY plane 200 shown in FIG.
  • the 4 o'clock table 1107 includes a 4 o'clock X table 1107a and a 4 o'clock Y table 1107b.
  • the 4 o'clock X table 1107a is attached to the 4 o'clock Y plate 1117b, and the 4 o'clock Y plate 1117b is the Y axis of the 4 o'clock Y table 1107b.
  • the sixth rotation fulcrum 126b is attached to the 4 o'clock X plate 1117a, and the 4 o'clock X plate 1117a is configured to be movable in the X direction of the 4 o'clock X table 1107a.
  • the 4 o'clock X plate 1117a can move on the same XY plane as the XY plane 200 shown in FIG.
  • the 12 o'clock table 1108 includes a 12 o'clock X table 1108a and a 12 o'clock Y table 1108b.
  • the 12 o'clock X table 1108a is attached to the 12 o'clock Y plate 1118b, and the 12 o'clock Y plate 1118b is the Y axis of the 12 o'clock Y table 1108b.
  • the tenth rotation fulcrum 126c is attached to the 12 o'clock X plate 1118a, and the 12 o'clock X plate 1118a is configured to be movable in the X direction of the 12 o'clock X table 1108a.
  • the 12 o'clock X plate 1118a can move on the same XY plane as the XY plane 200 shown in FIG.
  • the center XY table 1105 includes a center X table 1105a and a center Y table 1105b.
  • the center X table 1105a is attached to the center Y plate 1115b, and the center Y plate 1115b is configured to be movable in the Y-axis direction of the center Y table 1105b.
  • the fixed portion 102 to which the fourth rotation fulcrum 127a, the eighth rotation fulcrum 127b, and the twelfth rotation fulcrum 127c are attached is attached to the center X plate 1115a, and the center X plate 1115a is in the X direction of the center X table 1105a. It is configured to be movable. Thus, the center X plate 1115a can move on the same XY plane as the XY plane 200 shown in FIG.
  • the 8 o'clock X plate 1116a, the 4 o'clock X plate 1117a, the 12 o'clock X plate 1118a, and the center X plate 1115a move on the same XY plane as the XY plane 200 shown in FIG. Yes.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing a bonding apparatus according to an aspect of the present invention.
  • the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description of the same parts is omitted.
  • the bonding apparatus shown in FIG. 5 has the drive mechanism shown in FIG. 1 mounted with a bonding mechanism necessary for a bonder such as a capillary, an ultrasonic horn, a clamp, a lens, and a spark rod.
  • a bonder such as a capillary, an ultrasonic horn, a clamp, a lens, and a spark rod.
  • an ultrasonic horn and a capillary 150 are mounted on the moving unit 101, a spark rod, a lens 151, and a gold wire supply system (not shown) are mounted on the fixed unit 102, and other parts necessary for the bonder (see FIG. (Not shown) is also mounted on the drive mechanism.
  • a wire is supplied to the capillary 150, a ball is formed at the tip of the wire drawn out from the capillary, and the ball is moved by the capillary to the first bonding point by a driving mechanism. At that time, ultrasonic vibration is applied to the ball by an ultrasonic horn. While applying pressure from the capillary to the ball, the wire is bonded to the 1st bonding point, and then the capillary is moved to the 2nd bonding point by a drive mechanism, and at that time, the ultrasonic horn is applied to the wire while applying ultrasonic vibration to the capillary. To apply a pressure to the 2nd bonding point.
  • the “bonding mechanism” includes a mechanism for bonding a pad of a semiconductor chip and a lead frame with a wire, and a mechanism for forming a bump on a pad of a semiconductor chip, a wiring board, or the like. .
  • the driving mechanism shown in FIG. 1 is equipped with a bonding mechanism such as a capillary, the load is reduced and high compared with the driving mechanism of the conventional wire bonding apparatus shown in FIG. A driving mechanism advantageous for acceleration / deceleration can be realized.
  • a Z linear encoder (not shown) for detecting the position in the Z-axis direction may be disposed between the moving unit 101 and the fixed unit 102 (for example, in the fixed unit 102).
  • FIG. 6 is a perspective view schematically showing a bonding apparatus according to one aspect of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view of the bonding apparatus shown in FIG. 6 and 7, the same parts as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and the description of the same parts is omitted.
  • the bonding apparatus shown in FIGS. 6 and 7 includes the first linear guide 155 and a third moving mechanism for moving the first linear guide 155, etc., mounted on the bonding apparatus shown in FIG.
  • the bonding apparatus includes a first linear guide 155 that guides the center plane motor 105 to move on or along the first straight line on the plane on which the center plane motor 105 moves. And a third moving mechanism for moving the first linear guide 155 on the second straight line on the plane intersecting the first straight line or along the second straight line.
  • the first straight line is located in parallel with the first linear guide 155, and the second straight line is orthogonal to the first straight line.
  • the third moving mechanism is a mechanism for moving the X constraining block 114, and guides both ends of the X constraining block 114 so as to move on the second straight line or along the second straight line.
  • the fixed base 109a and the fixed base 109b having the dedicated L fixed linear guide 110 and the Y dedicated R fixed linear guide 112 are provided, and the X constraining block 114 is moved on or along the second straight line.
  • the Y-dedicated R linear motor 116 and the Y-dedicated L linear motor 117 are provided.
  • the X constraining block 114 can be moved only in the Y-axis direction by the Y-dedicated L fixed linear guide 110 and the Y-dedicated R fixed linear guide 112 fixed to the fixed bases 109a and 109b.
  • the center plane motor 105 can be moved in the X-axis direction by a first linear guide 155 fixed to the X constraining block 114.
  • the Y-dedicated R linear motor 116 and the Y-dedicated L linear motor 117 are driven to move the X constraining block 114 in the Y-axis direction in order to cope with the weight of the X constraining block 114, the moving unit 101, the fixed unit, the bonding mechanism, and the like.
  • the source the increase in load due to the increase in mass due to the X restraint block 114 can be compensated by the driving force of the Y-dedicated R linear motor 116 and the Y-dedicated L linear motor 117, so that a driving mechanism advantageous for high acceleration / deceleration can be realized. .
  • a Y-dedicated L encoder 111 is installed at one end of the X constraint block 114, and a Y-dedicated R encoder 113 is installed at the other end of the X constraint block 114.
  • the Y-dedicated L linear motor 117 is controlled by a Y-dedicated L encoder 111
  • the Y-dedicated R linear motor 116 is controlled by a Y-dedicated R encoder 113.
  • the X-dedicated encoder 115 is installed in the first linear guide 155 of the X constraint block 114.
  • the movement of the center plane motor 105 in the X-axis direction is controlled by the X dedicated encoder 115.
  • the control unit Based on the angles detected by the first to third angle encoders 118, 119, and 120, the control unit corrects the positional shifts of the 8 o'clock motor 106, the 4 o'clock motor 107, and the 12 o'clock motor 108, respectively. Control by.
  • a first strain gauge 121a which is a stress detection sensor
  • a second strain gauge 121b which is a stress detection sensor
  • Third strain gauges 121c which are stress detection sensors, are installed on both side surfaces of the fifth rod 103c. If the appropriate positional relationship between the 8 o'clock motor 106, the 4 o'clock motor 107, and the 12 o'clock motor 108 is lost, non-uniform stress is applied to both side surfaces of the first to sixth rods, so the first to third strain gauges 121a. , 121b, 121c detect distortion and feed back to the control unit.
  • control is performed by the control unit so as to correct the positional deviations of the 8 o'clock motor 106, the 4 o'clock motor 107, and the 12 o'clock motor 108. At that time, it is preferable to control so that the difference between the strains on both sides becomes zero.
  • the first to third strain gauges 121a, 121b, and 121c are installed on both side surfaces of the first rod 103a, the third rod 103b, and the fifth rod 103c.
  • the third strain gauges 121a, 121b, and 121c may be installed on both side surfaces of the second rod 104a, the fourth rod 104b, and the sixth rod 104c, and the strain of these rods may be detected.
  • FIG. 8 is a plan view schematically showing a bonding apparatus according to an aspect of the present invention.
  • the same parts as those in FIGS. 6 and 7 are denoted by the same reference numerals, and the description of the same parts is omitted.
  • the bonding apparatus shown in FIG. 8 is obtained by mounting second to fourth linear guides 122, 123, and 124 on the bonding apparatus shown in FIGS.
  • a second linear guide 122 that guides the 8 o'clock motor 106 to move on a third straight line connecting the center plane motor 105 and the 8 o'clock motor 106 is installed in the X restraint block 114, and the center A third linear guide 123 for guiding the 4 o'clock motor 107 to move on the fourth straight line connecting the plane motor 105 and the 4 o'clock motor 107 is installed, and the center plane motor 105 and the 12 o'clock motor 108 are connected to each other.
  • a fourth linear guide 124 is installed for guiding the 10:00 motor 107 to move on the straight line 5.
  • Each of the third straight line, the fourth straight line, and the fifth straight line is located on a plane on which the center plane motor 105 moves.
  • Each of the second to fourth linear guides 122, 123, and 124 is guided by the first linear guide 155 so as to move on the first straight line or along the first straight line. That is, each of the second to fourth linear guides 122, 123, and 124 is connected to the center plane motor 105 (or the fixed portion 102) and moves in the X direction and the Y direction together with the center plane motor 105. It is configured as follows. With the first to fifth linear guides 155, 122, 123, 124, the center plane motor 105 is centered on the first plane motor 106 at the 8 o'clock position, the second plane motor 107 is at the 4 o'clock position, The flat motor 108 can reliably maintain the 12 o'clock position.
  • a manufacturing apparatus includes the drive mechanism described in any of the first to fourth embodiments mounted on a manufacturing apparatus other than the bonding apparatus.
  • the first to fifth embodiments described above may be implemented in combination with each other.

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Abstract

【課題】負荷を小さくして高加減速に有利な駆動機構を提供する。【解決手段】第１のロッド（１０３ａ）、第２のロッド（１０４ａ）、平面上を移動する第１の平面モーター（１０６）、前記平面上を移動するセンター平面モーター（１０５）及び移動部（１０１）を有する駆動機構であり、前記第１のロッドの一端は前記移動部と第１の回転支点（１２５ａ）により回転可能に接続され、前記第１のロッドの他端は前記第１の平面モーターと第２の回転支点（１２６ａ）により回転可能に接続され、前記第２のロッドの一端は前記第１のロッドに設けられた第３の回転支点（１２８ａ）により回転可能に接続され、前記第２のロッドの他端は前記センター平面モーターと第４の回転支点（１２７ａ）により回転可能に接続され、前記第１の平面モーターを前記センター平面モーターに近づけると前記移動部が前記センター平面モーターから遠ざかるように移動する駆動機構である。

Description

駆動機構及び製造装置
　本発明は、駆動機構及びそれを備えた製造装置に関する。なお、本明細書において、製造装置とは、物を直接製造する製造装置と、物を製造する工程で使用される種々の装置を含む意味であり、その装置には例えばワイヤボンディング装置が含まれる。
　図１０は、従来のワイヤボンディング装置を示す斜視図である。
　このワイヤボンディング装置はＸＹＺ軸が３層構造になっている。１層目２には固定ベース３が配置されており、固定ベース３にはＸ軸クロスローラーガイド４が設けられている。Ｘ軸モーター部１５にはＸリニアモーター１７が配置されている。Ｘリニアモーター１７によってＸ軸クロスローラーガイド４上で下部移動板６をＸ軸方向に移動させるようになっている。２層目にはＹ軸クロスローラーガイド１２が配置されており、Ｙリニアモーター４２によってＹ軸クロスローラーガイド１２上で上部移動体１０をＹ軸方向に移動させるようになっている。
　３層目には上部移動体１０に載せたＺ回転支点が設けられており、このＺ回転支点には超音波ホーン及びキャピラリが配置されており、Ｚ回転支点はＺモーターで搖動駆動させるようになっている（図示せず）。つまり、Ｚモーターの駆動力によってキャピラリ及び超音波ホーンをＺ軸方向に移動させることができるようになっている。また、本装置は、キャピラリにワイヤを供給してボンディングを行うボンディング機構（図示せず）を有している。
　上記のボンディング機構は、キャピラリにワイヤを供給し、キャピラリから繰り出されたワイヤの先端にボールを形成し、キャピラリによってボールを１ｓｔボンディング点に移動させ、その際、超音波ホーンによってボールに超音波振動を加えつつキャピラリからボールに圧力を加えることで、１ｓｔボンディング点にワイヤを接合し、その後、キャピラリを２ｎｄボンディング点に移動させ、その際、超音波ホーンによってワイヤに超音波振動を加えつつキャピラリから圧力を加えることで、２ｎｄボンディング点にワイヤを接合する機構である。
　上記のワイヤボンディング装置では、１層目２のＸリニアモーター１７によって下部移動板６をＸ軸方向に移動すると、それに載っている上部移動体１０とＺ回転支点の超音波ホーン及びキャピラリもＸ軸方向に移動する。また２層目のＹリニアモーター４２によって上部移動体１０をＹ軸方向に移動すると、それに載っているＺ回転支点の超音波ホーン及びキャピラリもＹ軸方向に移動する。しかし、上部移動体１０をＹ軸方向に移動しても下部移動板６は動かない。また３層目のＺモーターによってＺ回転支点のキャピラリ及び超音波ホーンを搖動する。しかし、Ｚ回転支点を搖動しても、Ｚ軸の搖動Ｙ成分を除き、下部移動板６及び上部移動体１０は動かない。１層目から３層目までの合成駆動の結果として精密なＸＹＺ移動を実現している。
　３層目のＺモーターはＺ回転支点の搖動専用であるため、１層目のＸリニアモーター１７のＸ軸方向への駆動には全く寄与することができず、純粋に負荷となってしまう。同様に、２層目のＹリニアモーター４２は上部移動体１０のＹ軸方向の移動専用であるため、１層目のＸリニアモーター１７のＸ軸方向への駆動には負荷となってしまう。また、Ｘ軸クロスローラーガイド４上にＹ軸クロスローラーガイド１２を配置し、Ｚモーターをボックス状のハウジング内に搭載し、ある程度の大きさも必要となるため、これらも負荷となる。従って、Ｘリニアモーター１７はＺモーターに比べて相対的に負荷が大きく高加減速に不利となる。
　Ｚ回転支点の超音波ホーン及びキャピラリを加速回転させるとＺモーターの固定部には反力が発生し、そのベクトルがＸ軸及びＹ軸それぞれと直角に近い角度を持つため、その発生する反力が振動源となる。
特開２０１２－１１４３５９号公報
　本発明の一態様は、負荷を小さくして高加減速に有利な駆動機構または製造装置を提供することを課題とする。
　以下に本発明の種々の態様について説明する。
［１］第１のロッド、第２のロッド、平面上を移動する第１の移動機構、前記平面上を移動するセンター移動機構及び移動部を有する駆動機構であり、前記第１のロッドの一端は前記移動部と第１の回転支点により回転可能に接続され、前記第１のロッドの他端は前記第１の移動機構と第２の回転支点により回転可能に接続され、前記第２のロッドの一端は前記第１のロッドに設けられた第３の回転支点により回転可能に接続され、前記第２のロッドの他端は前記センター移動機構と第４の回転支点により回転可能に接続され、前記第１の移動機構を前記センター移動機構に近づけると前記移動部が前記センター移動機構から遠ざかるように移動し、前記第１の移動機構を前記センター移動機構から遠ざけると前記移動部が前記センター移動機構に近づくように移動することを特徴とする駆動機構。
［２］上記［１］において、第３のロッド、第４のロッド及び前記平面上を移動する第２の移動機構を有し、前記第３のロッドの一端は前記移動部と第５の回転支点により回転可能に接続され、前記第３のロッドの他端は前記第２の移動機構と第６の回転支点により回転可能に接続され、前記第４のロッドの一端は前記第３のロッドに設けられた第７の回転支点により回転可能に接続され、前記第４のロッドの他端は前記センター移動機構と第８の回転支点により回転可能に接続され、前記第２の移動機構を前記センター移動機構に近づけると前記移動部が前記センター移動機構から遠ざかるように移動し、前記第２の移動機構を前記センター移動機構から遠ざけると前記移動部が前記センター移動機構に近づくように移動することを特徴とする駆動機構。
［２'］上記［２］において、前記第２の移動機構は、第２の平面モーターまたは第２のＸＹテーブルであることを特徴とする駆動機構。
［３］上記［１］、［２］及び［２'］のいずれか一項において、前記センター移動機構を、前記平面上の第１の直線上でまたは第１の直線に沿って移動するようにガイドする第１のリニアガイドと、前記第１のリニアガイドを、前記第１の直線と交差する前記平面上の第２の直線に沿って移動させる第３の移動機構と、を具備することを特徴とする駆動機構。
［４］上記［３］において、前記第３の移動機構は、前記第１のリニアガイドの両端を、前記第２の直線上でまたは前記第２の直線に沿って移動するようにガイドする固定リニアガイドと、前記第１のリニアガイドを前記第２の直線上でまたは前記第２の直線に沿って移動させるリニアモーターと、を有することを特徴とする駆動機構。
［５］上記［３］または［４］において、前記第１の移動機構を、前記センター移動機構と前記第１の移動機構を結ぶ前記平面上の第３の直線上で移動するようにガイドする第２のリニアガイドを有し、前記第２のリニアガイドは、前記第１のリニアガイドによって前記第１の直線に沿って移動するようにガイドされることを特徴とする駆動機構。
［６］上記［１］乃至［４］、［２'］のいずれか一項において、前記第１のロッドまたは前記第２のロッドの角度を検出する角度エンコーダーと、前記角度エンコーダーで検出した前記角度に基づいて前記第１の移動機構の位置ずれを修正するように前記第１の平面モーターを制御する制御部と、を有することを特徴とする駆動機構。
［７］上記［１］乃至［６］、［２'］のいずれか一項において、前記第１のロッドまたは前記第２のロッドの歪を検出する応力検出センサーと、前記応力検出センサーで検出した前記歪に基づいて前記第１の移動機構の位置ずれを修正するように前記第１の移動機構を制御する制御部と、を有することを特徴とする駆動機構。
［８］上記［１］乃至［７］、［２'］のいずれか一項において、前記第１の移動機構は、第１の平面モーターまたは第１のＸＹテーブルであり、前記センター移動機構は、センター平面モーターまたはセンターＸＹテーブルであることを特徴とする駆動機構。
［９］上記［１］乃至［８］のいずれか一項に記載の駆動機構を有することを特徴とする製造装置。
［１０］上記［９］において、前記移動部に配置されたキャピラリと、前記キャピラリにワイヤを供給し、ワイヤボンディングを行うボンディング機構と、を具備することを特徴とする製造装置。
　本発明の一態様によれば、負荷を小さくして高加減速に有利な駆動機構または製造装置を提供することができる。
本発明の一態様に係る駆動機構を示す模式図である。 図１に示す駆動機構の平面図である。 図１に示す駆動機構の変形例を示す模式図である。 図３に示す駆動機構の平面図である。 本発明の一態様に係るボンディング装置を模式的に示す斜視図である。 本発明の一態様に係るボンディング装置を模式的に示す斜視図である。 図６に示すボンディング装置の平面図である。 本発明の一態様に係るボンディング装置を模式的に示す平面図である。 第１の実施形態の変形例に係る駆動機構を示す模式図である。 従来のワイヤボンディング装置を示す斜視図である。
　以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
　（第１の実施形態）
　図１は、本発明の一態様に係る駆動機構を示す模式図である。図２は、図１に示す駆動機構の平面図である。
　駆動機構は、４つの平面モーターと３つのスコット・ラッセルのリンク機構を組合せることでＸＹＺ軸の空間で移動部１０１を移動させることができるものである。４つの平面モーターには公知の平面モーターを用いればよい。
　以下に詳細に説明する。
　図１及び図２に示す駆動機構は、第１の平面モーター（以下、「８時モーター」ともいう。）１０６、第２の平面モーター（以下、「４時モーター」ともいう。）１０７、第３の平面モーター（以下、「１２時モーター」ともいう。）１０８及びセンター平面モーター１０５を有し、これらの平面モーターは同一平面上（ＸＹ平面２００上）を移動するようになっている。
　駆動機構は、第１のロッド１０３ａ、第２のロッド１０４ａ、第３のロッド１０３ｂ、第４のロッド１０４ｂ、第５のロッド１０３ｃ、第６のロッド１０４ｃ、移動部１０１及び固定部１０２を有する。固定部１０２上にはセンター平面モーター１０５が取り付けられている。
　第１のロッド１０３ａの一端は移動部１０１と第１の回転支点１２５ａにより回転可能に接続されており、第１のロッド１０３ａの他端は８時モーター１０６と第２の回転支点１２６ａにより回転可能に接続されている。第２のロッド１０４ａの一端は第１のロッド１０３ａの中央と第３の回転支点１２８ａにより回転可能に接続されており、第２のロッド１０４ａの他端は固定部１０２と第４の回転支点１２７ａにより回転可能に接続されている。移動部１０１と固定部１０２と第１及び第２のロッド１０３ａ，１０４ａと８時モーター１０６と第１～第４の回転支点１２５ａ，１２６ａ，１２８ａ，１２７ａにより第１のスコット・ラッセルのリンク機構を構成している。
　第３のロッド１０３ｂの一端は移動部１０１と第５の回転支点１２５ｂにより回転可能に接続されており、第３のロッド１０３ｂの他端は４時モーター１０７と第６の回転支点１２６ｂにより回転可能に接続されている。第４のロッド１０４ｂの一端は第３のロッド１０３ｂの中央と第７の回転支点１２８ｂにより回転可能に接続されており、第４のロッド１０４ｂの他端は固定部１０２と第８の回転支点１２７ｂにより回転可能に接続されている。移動部１０１と固定部１０２と第３及び第４のロッド１０３ｂ，１０４ｂと４時モーター１０７と第５～第８の回転支点１２５ｂ，１２６ｂ，１２８ｂ，１２７ｂにより第２のスコット・ラッセルのリンク機構を構成している。
　第５のロッド１０３ｃの一端は移動部１０１と第９の回転支点１２５ｃにより回転可能に接続されており、第５のロッド１０３ｃの他端は１２時モーター１０８と第１０の回転支点１２６ｃにより回転可能に接続されている。第６のロッド１０４ｃの一端は第５のロッド１０３ｃの中央と第１１の回転支点１２８ｃにより回転可能に接続されており、第６のロッド１０４ｃの他端は固定部１０２と第１２の回転支点１２７ｃにより回転可能に接続されている。移動部１０１と固定部１０２と第５及び第６のロッド１０３ｃ，１０４ｃと１２時モーター１０８と第９～第１２の回転支点１２５ｃ，１２６ｃ，１２８ｃ，１２７ｃにより第３のスコット・ラッセルのリンク機構を構成している。
　移動部１０１のＸＹ方向への移動について説明する。
　センター平面モーター１０５と８時モーター１０６と４時モーター１０７と１２時モーター１０８の相対位置を変えずに全てが同じようにＸＹ移動すると移動部１０１はＸＹ移動し、Ｚ方向へは移動しない。この際、センター平面モーター１０５と第１～第３の平面モーター１０６～１０８それぞれとの距離は変わらない。つまり、センター平面モーター１０５を中心として第１の平面モーター１０６が８時の位置、第２の平面モーター１０７が４時の位置、第３の平面モーター１０８が１２時の位置を保ちながら全ての平面モーターが同じようにＸＹ移動するように構成されている。
　移動部１０１のＺ軸方向への移動について説明する。
　第１のスコット・ラッセルのリンク機構は、８時モーター１０６をセンター平面モーター１０５に近づけると移動部１０１がセンター平面モーター１０５から遠ざかるように移動し、８時モーター１０６をセンター平面モーター１０５から遠ざけると移動部１０１がセンター平面モーター１０５に近づくように移動するようになっている。これにより、移動部１０１をＺ軸方向に移動させることができる。このような駆動をセンター平面モーター１０５の位置を固定した状態で行うと、移動部１０１をＸＹ方向へ移動させずにＺ軸方向にだけ移動させることができ、このような駆動をセンター平面モーター１０５及び８時モーター１０６の距離を変えつつＸＹ方向に移動させながら行うと、移動部１０１をＸＹＺの空間を自在に移動させることができる。
　また、第２及び第３のスコット・ラッセルのリンク機構は第１のスコット・ラッセルのリンク機構と同期させた駆動を行う。つまり、センター平面モーター１０５と８時モーター１０６と４時モーター１０７と１２時モーター１０８の距離を変えつつＸＹ軸方向に移動させることで、ＸＹＺの空間で移動部１０１を自在に移動させることができる。
　移動部１０１のＺ軸方向への具体的な移動量について説明する。
　第１のスコット・ラッセルのリンク機構において、第１のロッド１０３ａの長さ（第１の回転支点１２５ａと第２の回転支点１２６ａとの距離）をＬとし、第１のロッド１０３ａの他端の第２の回転支点１２６ａと第２のロッド１０４ａの他端の第４の回転支点１２７ａとを結ぶ直線９０と第１のロッド１０３ａの長手方向（第１の回転支点１２５ａと第２の回転支点１２６ａとを結ぶ直線）とで作る角度をθとしたときに、センター平面モーター１０５を固定位置とし、８時モーター１０６をセンター平面モーター１０５に近づけるか、または遠ざけることにより角度θをαからβに変えた場合、８時モーター１０６の移動量Ｙｚの入力が下記のように変換されて移動部１０１のＺ軸方向の移動量Ｚ１として出力される。
　Ｙｚ＝Ｌ（cosβ－cosα）⇒変換⇒Ｚ１＝Ｌ（sinβ－sinα）
　ただし、駆動機構によって上記のように移動部１０１を移動させるためには、第２及び第３のスコット・ラッセルのリンク機構それぞれを第１のスコット・ラッセルのリンク機構と同期させて駆動させる必要がある。
　角度αが４５°より小さい場合、８時モーター１０６の移動量Ｙｚに対して移動部１０１の移動量Ｚ１が大きくなるため、ボンディング装置にとって望ましい動作になる。一例としてα＝１０°、β＝１５°のとき、移動量Ｚ１は移動量Ｙｚに対して４．５１倍となる。
　駆動機構は制御部（図示せず）を有し、この制御部によって８時モーター１０６、４時モーター１０７、１２時モーター１０８及びセンター平面モーター１０５それぞれの上述した駆動が制御される。
　なお、本実施形態では、３つのスコット・ラッセルのリンク機構を用いて駆動機構を実施しているが、少なくとも１つのスコット・ラッセルのリンク機構を有していれば駆動機構を実施することが可能である。ここで、１つのスコット・ラッセルのリンク機構として例えば第１のスコット・ラッセルのリンク機構のみを用いた駆動機構を考えると、回転支点１２５ａが自由に回転してしまうため、移動部１０１が固定部１０２に対して平行を保つことが出来ない。平行を保つには、図９に示すように、第１のロッド１０３ａ１，１０３ａ２を平行リンクにすればよく、その他の構成については本実施形態と同様とする。２つ以上のスコット・ラッセルのリンク機構が（１２時と６時の位置である１８０度を含めて）異なる角度で配置された駆動機構の場合は平行リンクが不要となる。
　本実施形態によれば、ＸＹＺの空間で移動部１０１を自在に移動させるための駆動機構を、平面モーター及びスコット・ラッセルのリンク機構を組み合わせることによって作製することができる。このため、負荷を小さくして高加減速に有利な駆動機構を実現できる。
　また、本実施形態による駆動機構では、図１０に示すＸリニアモーター１７に対して負荷であったＺモーターが不要になり、負荷バランスの適正化が行われ、高加減速化が可能となる。また本実施形態による駆動機構では、図１０に示すＸ軸クロスローラーガイド４及びＹ軸クロスローラーガイド１２を必要としないため、ＸＹの負荷質量を小さくでき、高加減速化が可能となる。
　また、本実施形態では、センター平面モーター１０５を中心として第１の平面モーター１０６が８時の位置、第２の平面モーター１０７が４時の位置、第３の平面モーター１０８が１２時の位置を保ちながら、これらの平面モーターをＸＹ方向に移動させることにより、移動部１０１をＸＹ移動だけでなくＺ軸方向へも移動させている。移動部１０１をＺ軸方向に加速させて推力を発生させる際、第１～第３の平面モーター１０６，１０７，１０８それぞれの動きと反対方向の反力（反動）がセンター平面モーター１０５の固定部１０２にかかり、その反力のベクトルはＸＹ平面２００とほぼ平行になる。しかし、第１～第３の平面モーターをセンター平面モーター１０５を中心に８時、４時、１２時の位置にバランスをとって配置しているため、センター平面モーターにかかる反力が打ち消しあい、反力のベクトルの総和が小さくなり、反力に起因する振動の発生を抑制できる。
　例えば第１のスコット・ラッセルのリンク機構を考えると、移動部１０１をＺ方向に移動させる場合、８時モーター１０６の推力によって８時モーター１０６がセンター平面モーター１０５に近づくとセンター平面モーター１０５には、８時モーター１０６の推力と同じ方向に反力が掛かる。その反力によってセンター平面モーター１０５が移動しないようにとどまるためには、センター平面モーター１０５に掛かる反力に逆らう抗力として８時モーター１０６の推力と反対向きの少し小さな推力をセンター平面モーター１０５に発生させればよい。それと同時に８時モーター１０６にはセンター平面モーター１０５の推力（抗力）と同じ方向に反力を受ける。これら２つの反力の方向はＸＹ平面２００に平行で向きが反対であるが、それによって発生する振動は可動部（８時モーター）の質量と加速度の積と同じであり、特にメリットは無い。
　上記の反力を打ち消しあうためには、例えば２つのスコット・ラッセルのリンク機構を用いた駆動機構であれば、センター平面モーターを中心にして第１の平面モーターを６時の位置に、第２の平面モーターを１２時の位置に配置するのがよい。また４つのスコット・ラッセルのリンク機構を用いた駆動機構の場合は、センター平面モーターを中心にして第１の平面モーターを３時の位置に、第２の平面モーターを６時の位置に、第３の平面モーターを９時の位置に、第４の平面モーターを１２時の位置に配置するのがよい。また５つ以上のスコット・ラッセルのリンク機構を用いた駆動機構についても同様にバランスをとって配置するのがよい。
　本実施形態のように３つのスコット・ラッセルのリンク機構をバランス良く配置し、移動部１０１をＺ方向に移動させる場合、８時モーター１０６、４時モーター１０７、１２時モーター１０８それぞれの推力はそれぞれ打ち消しあい（ベクトルの総和は０になり）、センター平面モーター１０５は抗力としての推力を発生させる必要が無いというメリットがある。また、８時モーター１０６、４時モーター１０７、１２時モーター１０８それぞれの推力に対応する反力が固定部１０２に掛かるが、それらの反力のベクトルの総和が０になるので、それによって発生する振動が抑制される。
　また、本実施形態では、移動部１０１のＺ軸方向の推力を第１～第３の平面モーターで３分割できるため、１つの平面モーターあたりの負荷が小さくなり、高加減速化ができる。４つの平面モーターを用いれば４分割でき、１つの平面モーターあたりの負荷をさらに小さくできる。
　また、本実施形態では、長いロッド１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃそれぞれの１次共振の腹を短いロッド１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃが拘束する構造としているため、共振周波数が上がりやすい。
　なお、本実施形態では、４つの平面モーターと３つのスコット・ラッセルのリンク機構を組合せることでＸＹＺ軸の空間で移動部１０１を移動させる駆動機構を用いているが、４つの平面モーターに限定されるものではなく、平面上を移動する移動機構であれば、平面モーター以外の移動機構を用いることも可能であり、例えば以下のような変形例の駆動機構を用いることも可能である。
　　　＜変形例＞
　図３は、図１に示す駆動機構の変形例を示す模式図である。図４は、図３に示す駆動機構の平面図である。図３及び図４において図１及び図２と同一部分には同一符号を付す。
　本変形例の駆動機構は、４つのＸＹテーブルと３つのスコット・ラッセルのリンク機構を組合せることでＸＹＺ軸の空間で移動部１０１を移動させることができるものである。４つのＸＹテーブルには公知の小型のＸＹテーブルを用いればよい。
　本変形例は、図１及び図２に示す第１の平面モーター１０６に代えて図３及び図４に示す第１のＸＹテーブル（以下、「８時テーブル」ともいう。）１１０６を用い、図１及び図２に示す第２の平面モーター１０７に代えて図３及び図４に示す第２のＸＹテーブル（以下、「４時テーブル」ともいう。）１１０７を用い、図１及び図２に示す第３の平面モーター１０８に代えて図３及び図４に示す第３のＸＹテーブル（以下、「１２時テーブル」ともいう。）１１０８を用い、図１及び図２に示すセンター平面モーター１０５に代えて図３及び図４に示すセンターＸＹテーブル１１０５を用いる。
　詳細には、８時テーブル１１０６は、８時Ｘテーブル１１０６ａ及び８時Ｙテーブル１１０６ｂを有し、８時Ｘテーブル１１０６ａは８時Ｙプレート１１１６ｂに取り付けられ、８時Ｙプレート１１１６ｂは８時Ｙテーブル１１０６ｂのＹ軸方向に移動可能に構成され、第２の回転支点１２６ａは８時Ｘプレート１１１６ａに取り付けられ、８時Ｘプレート１１１６ａは８時Ｘテーブル１１０６ａのＸ方向に移動可能に構成されている。これにより、８時Ｘプレート１１１６ａは図１に示すＸＹ平面２００と同一のＸＹ平面上を移動できるようになっている。
　４時テーブル１１０７は、４時Ｘテーブル１１０７ａ及び４時Ｙテーブル１１０７ｂを有し、４時Ｘテーブル１１０７ａは４時Ｙプレート１１１７ｂに取り付けられ、４時Ｙプレート１１１７ｂは４時Ｙテーブル１１０７ｂのＹ軸方向に移動可能に構成され、第６の回転支点１２６ｂは４時Ｘプレート１１１７ａに取り付けられ、４時Ｘプレート１１１７ａは４時Ｘテーブル１１０７ａのＸ方向に移動可能に構成されている。これにより、４時Ｘプレート１１１７ａは図１に示すＸＹ平面２００と同一のＸＹ平面上を移動できるようになっている。
　１２時テーブル１１０８は、１２時Ｘテーブル１１０８ａ及び１２時Ｙテーブル１１０８ｂを有し、１２時Ｘテーブル１１０８ａは１２時Ｙプレート１１１８ｂに取り付けられ、１２時Ｙプレート１１１８ｂは１２時Ｙテーブル１１０８ｂのＹ軸方向に移動可能に構成され、第１０の回転支点１２６ｃは１２時Ｘプレート１１１８ａに取り付けられ、１２時Ｘプレート１１１８ａは１２時Ｘテーブル１１０８ａのＸ方向に移動可能に構成されている。これにより、１２時Ｘプレート１１１８ａは図１に示すＸＹ平面２００と同一のＸＹ平面上を移動できるようになっている。
　センターＸＹテーブル１１０５は、センターＸテーブル１１０５ａ及びセンターＹテーブル１１０５ｂを有し、センターＸテーブル１１０５ａはセンターＹプレート１１１５ｂに取り付けられ、センターＹプレート１１１５ｂはセンターＹテーブル１１０５ｂのＹ軸方向に移動可能に構成され、第４の回転支点１２７ａと第８の回転支点１２７ｂと第１２の回転支点１２７ｃが取り付けられた固定部１０２はセンターＸプレート１１１５ａに取り付けられ、センターＸプレート１１１５ａはセンターＸテーブル１１０５ａのＸ方向に移動可能に構成されている。これにより、センターＸプレート１１１５ａは図１に示すＸＹ平面２００と同一のＸＹ平面上を移動できるようになっている。
　上記のように８時Ｘプレート１１１６ａ、４時Ｘプレート１１１７ａ、１２時Ｘプレート１１１８ａ及びセンターＸプレート１１１５ａのそれぞれは、図１に示すＸＹ平面２００と同一のＸＹ平面上を移動するようになっている。
　本変形例の駆動機構は、上記の４つのＸＹテーブル１１０５，１１０６，１１０７，１１０８以外については図１及び図２に示す駆動機構と同様の構成を有するので、説明を省略する。
　本変形例についても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
　（第２の実施形態）
　図５は、本発明の一態様に係るボンディング装置を模式的に示す斜視図であり、図１と同一部分には同一符号を付し、同一部分の説明は省略する。
　図５に示すボンディング装置は、図１に示す駆動機構に、キャピラリ、超音波ホーン、クランプ、レンズ及びスパークロッド等のボンダーに必要なボンディング機構を搭載したものである。
　詳細には、移動部１０１に超音波ホーン及びキャピラリ１５０を搭載し、固定部１０２にスパークロッド、レンズ１５１及び金線供給系（図示せず）を搭載し、ボンダーに必要な他の部品（図示せず）についても駆動機構に搭載する。
　上記のボンディング装置の動作について説明する。
　キャピラリ１５０にワイヤを供給し、キャピラリから繰り出されたワイヤの先端にボールを形成し、キャピラリによってボールを駆動機構で１ｓｔボンディング点に移動させ、その際、超音波ホーンによってボールに超音波振動を加えつつキャピラリからボールに圧力を加えることで、１ｓｔボンディング点にワイヤを接合し、その後、キャピラリを２ｎｄボンディング点に駆動機構で移動させ、その際、超音波ホーンによってワイヤに超音波振動を加えつつキャピラリから圧力を加えることで、２ｎｄボンディング点にワイヤを接合する。
　なお、本明細書において「ボンディング機構」とは、半導体チップのパッドとリードフレームとをワイヤで接合する機構と、例えば半導体チップや配線基板等のパッド上にバンプを形成する機構を含む意味である。
　本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
　また、本実施形態によれば、図１に示す駆動機構にキャピラリ等のボンディング機構を搭載しているため、図１０に示す従来のワイヤボンディング装置の駆動機構に比べて、負荷を小さくして高加減速に有利な駆動機構を実現できる。
　また、駆動機構によって移動部１０１をＸＹＺ方向に移動させても、移動部１０１は固定部１０２に対して相対的にＺ軸方向にしか移動されない。そこで、移動部１０１と固定部１０２との間に（例えば固定部１０２に）Ｚ軸方向の位置検出用のＺリニアエンコーダー（図示せず）を配置するとよい。このＺリニアエンコーダーによりキャピラリの位置を検出して制御部にフィードバックすることで精度良くボンディング作業を行うことが可能となる。
　（第３の実施形態）
　図６は、本発明の一態様に係るボンディング装置を模式的に示す斜視図である。図７は、図６に示すボンディング装置の平面図である。図６及び図７において、図５と同一部分には同一符号を付し、同一部分の説明は省略する。
　図６及び図７に示すボンディング装置は、図５に示すボンディング装置に、第１のリニアガイド１５５及び第１のリニアガイド１５５を移動させる第３の移動機構等を搭載したものである。
　詳細には、ボンディング装置は、センター平面モーター１０５が移動する平面上の第１の直線上でまたは第１の直線に沿ってセンター平面モーター１０５を移動するようにガイドする第１のリニアガイド１５５を備えたＸ拘束ブロック１１４を有するとともに、第１のリニアガイド１５５を、前記第１の直線と交差する前記平面上の第２の直線上または第２の直線に沿って移動させる第３の移動機構を有する。前記第１の直線は第１のリニアガイド１５５と平行に位置し、前記第２の直線は前記第１の直線と直交する。
　前記第３の移動機構は、Ｘ拘束ブロック１１４を移動させる機構であり、Ｘ拘束ブロック１１４の両端を、前記第２の直線上でまたは前記第２の直線に沿って移動するようにガイドするＹ専用Ｌ固定リニアガイド１１０及びＹ専用Ｒ固定リニアガイド１１２を備えた固定ベース１０９ａ及び固定ベース１０９ｂを有するとともに、Ｘ拘束ブロック１１４を前記第２の直線上でまたは前記第２の直線に沿って移動させるＹ専用Ｒリニアモーター１１６及びＹ専用Ｌリニアモーター１１７を有する。
　Ｘ拘束ブロック１１４は、固定ベース１０９ａ，１０９ｂに固定されたＹ専用Ｌ固定リニアガイド１１０及びＹ専用Ｒ固定リニアガイド１１２により、Ｙ軸方向にしか移動できないようになっている。また、センター平面モーター１０５は、Ｘ拘束ブロック１１４に固定された第１のリニアガイド１５５により、Ｘ軸方向に移動できるようになっている。
　Ｙ専用Ｒリニアモーター１１６及びＹ専用Ｌリニアモーター１１７は、Ｘ拘束ブロック１１４、移動部１０１、固定部及びボンディング機構等の重量に対応するために、Ｘ拘束ブロック１１４をＹ軸方向に移動させる駆動源となる。またＸ拘束ブロック１１４による質量の増加に伴う負荷の増加についてはＹ専用Ｒリニアモーター１１６及びＹ専用Ｌリニアモーター１１７の駆動力で補うことができるため、高加減速に有利な駆動機構を実現できる。
　Ｘ拘束ブロック１１４の一方端にはＹ専用Ｌエンコーダー１１１が設置されており、Ｘ拘束ブロック１１４の他方端にはＹ専用Ｒエンコーダー１１３が設置されている。Ｙ専用Ｌリニアモーター１１７はＹ専用Ｌエンコーダー１１１で制御され、Ｙ専用Ｒリニアモーター１１６はＹ専用Ｒエンコーダー１１３で制御される。これにより、機械的剛性に加えてサーボによるＺθ（Ｚ軸まわりの回転）方向の剛性を上げることができる。つまり、Ｙ専用Ｌリニアモーター１１７とＹ専用Ｒリニアモーター１１６を同期制御することで、Ｚ軸まわりの回転を抑制できる。
　Ｘ拘束ブロック１１４の第１のリニアガイド１５５にはＸ専用エンコーダー１１５が設置されている。センター平面モーター１０５のＸ軸方向の移動はＸ専用エンコーダー１１５で制御される。
　駆動機構の駆動源である８時モーター１０６、４時モーター１０７及び１２時モーター１０８は、正確に同期する必要があり、常に適切な位置に制御されなければならない。
　そこで、８時モーター１０６の下に第１の角度エンコーダー１１８を設置し、４時モーター１０７の下に第２の角度エンコーダー１１９を設置し、１２時モーター１０８の下に第３の角度エンコーダー１２０を設置する。これにより、第１のロッド１０３ａ、第２のロッド１０４ａ、第３のロッド１０３ｂそれぞれの角度を検出し、制御部にフィードバックする。そして、第１～第３の角度エンコーダー１１８，１１９，１２０それぞれで検出した前記角度に基づいて、８時モーター１０６、４時モーター１０７及び１２時モーター１０８それぞれの位置ずれを修正するように制御部によって制御する。
　また、第１のロッド１０３ａの両側面に応力検出センサーである第１のストレインゲージ１２１ａを設置し、第３のロッド１０３ｂの両側面に応力検出センサーである第２のストレインゲージ１２１ｂを設置し、第５のロッド１０３ｃの両側面に応力検出センサーである第３のストレインゲージ１２１ｃを設置する。８時モーター１０６、４時モーター１０７及び１２時モーター１０８の適切な位置関係が崩れると第１～第６のロッドの両側面に不均一な応力がかかるので、第１～第３のストレインゲージ１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃによって歪みを検出し、制御部にフィードバックする。そして、その検出した歪に基づいて、８時モーター１０６、４時モーター１０７及び１２時モーター１０８それぞれの位置ずれを修正するように制御部によって制御する。その際、両側面の歪の差分が０になるように制御するとよい。
　なお、本実施形態では、第１～第３のストレインゲージ１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃを第１のロッド１０３ａ、第３のロッド１０３ｂ及び第５のロッド１０３ｃの両側面に設置しているが、第１～第３のストレインゲージ１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃを第２のロッド１０４ａ、第４のロッド１０４ｂ及び第６のロッド１０４ｃの両側面に設置し、これらのロッドの歪を検出するようにしてもよい。
　本実施形態においても第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
　（第４の実施形態）
　図８は、本発明の一態様に係るボンディング装置を模式的に示す平面図であり、図６及び図７と同一部分には同一符号を付し、同一部分の説明は省略する。
　図８に示すボンディング装置は、図６及び図７に示すボンディング装置に、第２～第４のリニアガイド１２２，１２３，１２４を搭載したものである。
　詳細には、Ｘ拘束ブロック１１４に、センター平面モーター１０５と８時モーター１０６を結ぶ第３の直線上で８時モーター１０６を移動させるようにガイドする第２のリニアガイド１２２を設置し、且つセンター平面モーター１０５と４時モーター１０７を結ぶ第４の直線上で４時モーター１０７を移動させるようにガイドする第３のリニアガイド１２３を設置し、且つセンター平面モーター１０５と１２時モーター１０８を結ぶ第５の直線上で１２時モーター１０７を移動させるようにガイドする第４のリニアガイド１２４を設置する。前記第３の直線、前記第４の直線及び前記第５の直線それぞれはセンター平面モーター１０５が移動する平面上に位置している。
　第２～第４のリニアガイド１２２，１２３，１２４それぞれは、第１のリニアガイド１５５によって前記第１の直線上でまたは前記第１の直線に沿って移動するようにガイドされている。つまり、第２～第４のリニアガイド１２２，１２３，１２４のそれぞれは、センター平面モーター１０５（もしくは固定部１０２）に接続され、センター平面モーター１０５と一緒にＸ方向にもＹ方向にも移動するように構成されている。第１～第５のリニアガイド１５５，１２２，１２３，１２４によって、センター平面モーター１０５を中心として第１の平面モーター１０６が８時の位置、第２の平面モーター１０７が４時の位置、第３の平面モーター１０８が１２時の位置を確実に保つことができる。
　本実施形態においても第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
　（第５の実施形態）
　本発明の一態様に係る製造装置は、第１～第４の実施形態のいずれかに記載した駆動機構をボンディング装置以外の製造装置に搭載したものである。
　本実施形態においても第１～第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。
　なお、上記の第１～第５の実施形態は互いに組み合わせて実施してもよい。
　９０…直線
１０１…移動部
１０２…固定部
１０３ａ…第１のロッド
１０３ｂ…第３のロッド
１０３ｃ…第５のロッド
１０４ａ…第２のロッド
１０４ｂ…第４のロッド
１０４ｃ…第６のロッド
１０５…センター平面モーター
１０６…第１の平面モーター（８時モーター）
１０７…第２の平面モーター（４時モーター）
１０８…第３の平面モーター（１２時モーター）
１０９ａ，１０９ｂ…固定ベース
１１０…Ｙ専用Ｌ固定リニアガイド
１１１…Ｙ専用Ｌエンコーダー
１１２…Ｙ専用Ｒ固定リニアガイド
１１３…Ｙ専用Ｒエンコーダー
１１４…Ｘ拘束ブロック
１１５…Ｘ専用エンコーダー
１１６…Ｙ専用Ｒリニアモーター
１１７…Ｙ専用Ｌリニアモーター
１１８…第１の角度エンコーダー
１１９…第２の角度エンコーダー
１２０…第３の角度エンコーダー
１２１ａ…第１のストレインゲージ
１２１ｂ…第２のストレインゲージ
１２１ｃ…第３のストレインゲージ
１２２…第２のリニアガイド
１２３…第３のリニアガイド
１２４…第４のリニアガイド
１２５ａ…第１の回転支点
１２５ｂ…第５の回転支点
１２５ｃ…第９の回転支点
１２６ａ…第２の回転支点
１２６ｂ…第６の回転支点
１２６ｃ…第１０の回転支点
１２７ａ…第４の回転支点
１２７ｂ…第８の回転支点
１２７ｃ…第１２の回転支点
１２８ａ…第３の回転支点
１２８ｂ…第７の回転支点
１２８ｃ…第１１の回転支点
１５０…超音波ホーン及びキャピラリ
１５１…スパークロッド及びレンズ
１５５…第１のリニアガイド
２００…ＸＹ平面
１１０５…センターＸＹテーブル
１１０５ａ…センターＸテーブル
１１０５ｂ…センターＹテーブル
１１０６…第１のＸＹテーブル（８時テーブル）
１１０６ａ…８時Ｘテーブル
１１０６ｂ…８時Ｙテーブル
１１０７…第２のＸＹテーブル（４時テーブル）
１１０７ａ…４時Ｘテーブル
１１０７ｂ…４時Ｙテーブル
１１０８…第３のＸＹテーブル（１２時テーブル）
１１０８ａ…１２時Ｘテーブル
１１０８ｂ…１２時Ｙテーブル
１１１５ａ…センターＸプレート
１１１５ｂ…センターＹプレート
１１１６ａ…８時Ｘプレート
１１１６ｂ…８時Ｙプレート
１１１７ａ…４時Ｘプレート
１１１７ｂ…４時Ｙプレート
１１１８ａ…１２時Ｘプレート
１１１８ｂ…１２時Ｙプレート

Claims (10)

  1. 　第１のロッド、第２のロッド、平面上を移動する第１の移動機構、前記平面上を移動するセンター移動機構及び移動部を有する駆動機構であり、
    　前記第１のロッドの一端は前記移動部と第１の回転支点により回転可能に接続され、
    　前記第１のロッドの他端は前記第１の移動機構と第２の回転支点により回転可能に接続され、
    　前記第２のロッドの一端は前記第１のロッドに設けられた第３の回転支点により回転可能に接続され、
    　前記第２のロッドの他端は前記センター移動機構と第４の回転支点により回転可能に接続され、
    　前記第１の移動機構を前記センター移動機構に近づけると前記移動部が前記センター移動機構から遠ざかるように移動し、
    　前記第１の移動機構を前記センター移動機構から遠ざけると前記移動部が前記センター移動機構に近づくように移動することを特徴とする駆動機構。
  2. 　請求項１において、
    　第３のロッド、第４のロッド及び前記平面上を移動する第２の移動機構を有し、
    　前記第３のロッドの一端は前記移動部と第５の回転支点により回転可能に接続され、
    　前記第３のロッドの他端は前記第２の移動機構と第６の回転支点により回転可能に接続され、
    　前記第４のロッドの一端は前記第３のロッドに設けられた第７の回転支点により回転可能に接続され、
    　前記第４のロッドの他端は前記センター移動機構と第８の回転支点により回転可能に接続され、
    　前記第２の移動機構を前記センター移動機構に近づけると前記移動部が前記センター移動機構から遠ざかるように移動し、
    　前記第２の移動機構を前記センター移動機構から遠ざけると前記移動部が前記センター移動機構に近づくように移動することを特徴とする駆動機構。
  3. 　請求項１において、
    　前記センター移動機構を、前記平面上の第１の直線上で移動するようにガイドする第１のリニアガイドと、
    　前記第１のリニアガイドを、前記第１の直線と交差する前記平面上の第２の直線に沿って移動させる第３の移動機構と、
    を具備することを特徴とする駆動機構。
  4. 　請求項３において、
    　前記第３の移動機構は、
    　前記第１のリニアガイドの両端を、前記第２の直線上で移動するようにガイドする固定リニアガイドと、
    　前記第１のリニアガイドを前記第２の直線上で移動させるリニアモーターと、
    を有することを特徴とする駆動機構。
  5. 　請求項３または４において、
    　前記第１の移動機構を、前記センター移動機構と前記第１の移動機構を結ぶ前記平面上の第３の直線上で移動するようにガイドする第２のリニアガイドを有し、
    　前記第２のリニアガイドは、前記第１のリニアガイドによって前記第１の直線に沿って移動するようにガイドされることを特徴とする駆動機構。
  6. 　請求項１、３乃至４のいずれか一項において、
    　前記第１のロッドまたは前記第２のロッドの角度を検出する角度エンコーダーと、
    　前記角度エンコーダーで検出した前記角度に基づいて前記第１の移動機構の位置ずれを修正するように前記第１の平面モーターを制御する制御部と、
    を有することを特徴とする駆動機構。
  7. 　請求項１、３乃至６のいずれか一項において、
    　前記第１のロッドまたは前記第２のロッドの歪を検出する応力検出センサーと、
    　前記応力検出センサーで検出した前記歪に基づいて前記第１の移動機構の位置ずれを修正するように前記第１の移動機構を制御する制御部と、
    を有することを特徴とする駆動機構。
  8. 　請求項１、３乃至７のいずれか一項において、
    　前記第１の移動機構は、第１の平面モーターまたは第１のＸＹテーブルであり、
    　前記センター移動機構は、センター平面モーターまたはセンターＸＹテーブルであることを特徴とする駆動機構。
  9. 　請求項１、３乃至８のいずれか一項に記載の駆動機構を有することを特徴とする製造装置。
  10. 　請求項９において、
    　前記移動部に配置されたキャピラリと、
    　前記キャピラリにワイヤを供給し、ワイヤボンディングを行うボンディング機構と、
    を具備することを特徴とする製造装置。
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