(57)【要約】【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。【選択図】      図１
2015047667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−１１４３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
［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。
【００１２】
［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。
【００１３】
［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。
【００１４】
［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。
【００１５】
［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。
【００１６】
［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。
【００１７】
［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。
【００１８】
［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。
【００１９】
［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。
【００２０】
［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。
【発明の効果】
【００２１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】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】図１に示す駆動機構の平面図である。
【図３】図１に示す駆動機構の変形例を示す模式図である。
【図４】図３に示す駆動機構の平面図である。
【図５】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】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】図６に示すボンディング装置の平面図である。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】従来のワイヤボンディング装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
（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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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）
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
＜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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
（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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
（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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
（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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
（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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【符号の説明】
【００８２】
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
【図１】
2015047667.tif 000003
【図２】
2015047667.tif 000004
【図３】
2015047667.tif 000005
【図４】
2015047667.tif 000006
【図５】
2015047667.tif 000007
【図６】
2015047667.tif 000008
【図７】
2015047667.tif 000009
【図８】
2015047667.tif 000010
【図９】
2015047667.tif 000011
【図１０】
2015047667.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月30日(2014.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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し、
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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項８】
請求項１、３乃至７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。
【請求項９】
請求項８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。