(57)【要約】対象物を基板に載着するための載着装置および方法は、基板への対象物（１００）の極めて僅かな載着力だけでなく、極めて大きな載着力も達成するために適している。このためには、対象物（１００）を受け取ることができるグリッパ（２１０）にホルダ（２２０）に対して相対的に載着方向（Ａ）でプレロードがかけられる。このプレロードは、ホルダ（２２０）に設けられた第１のカップリングエレメント（２７０）と、グリッパ（２１０）に設けられた第２のカップリングエレメント（２６０）とを介して行われる。第１のカップリングエレメント（２７０）と第２のカップリングエレメント（２６０）との間には、ホルダ（２２０）とグリッパ（２１０）との間に力作用を発生させる電界および／または磁界が発生させられる。これによって、グリッパ（２１０）による対象物（１００）の載着時に、予め規定された載着力が達成可能となる。
2004531076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を基板に載着するための載着装置であって、運動可能なホルダ（２２０）と、運動範囲（ｄ）の２つの端部の間でホルダ（２２０）に載着方向（Ａ）で線形に運動可能に案内されたグリッパ（２１０）とが設けられており、該グリッパ（２１０）によって対象物（１００）が受取り可能であり、グリッパ（２１０）が、ホルダ（２２０）の運動によって基板に向かって運動可能である形式のものにおいて、
・ホルダ（２２０）に第１のカップリングエレメント（２７０）が設けられており、
・グリッパ（２１０）に第２のカップリングエレメント（２６０）が設けられており、
・第１のカップリングエレメント（２７０）と第２のカップリングエレメント（２６０）との間に、電界および／または磁界によって発生させられた電気的なかつ／または磁気的な力が作用しており、これによって、グリッパ（２１０）に載着方向（Ａ）で運動範囲（ｄ）の一方の端部に向かってプレロードがかけられてることを特徴とする、対象物を基板に載着するための載着装置。
【請求項２】
第１のカップリングエレメント（２７０）が、電流によって通電されるコイルであり、第２のカップリングエレメント（２６０）が、永久磁石であり、電流の電流強さの制御によって、基板への対象物（１００）の載着時に作用する載着力が制御可能である、請求項１記載の載着装置。
【請求項３】
第１のカップリングエレメント（２７０）が、永久磁石であり、第２のカップリングエレメント（２６０）が、電流によって通電されるコイルであり、電流の電流強さの制御によって、基板への対象物（１００）の載着時に作用する載着力が制御可能である、請求項１記載の載着装置。
【請求項４】
第１のカップリングエレメント（２７０）が、第１の電流によって通電される第１のコイルであり、第２のカップリングエレメント（２６０）が、第２の電流によって通電される第２のコイルであり、第１の電流の電流強さおよび／または第２の電流の電流強さの制御によって、基板への対象物（１００）の載着時に作用する載着力が制御可能である、請求項１記載の載着装置。
【請求項５】
第１のカップリングエレメント（２７０）と第２のカップリングエレメント（２６０）とによってリニアモータが形成されている、請求項２から４までのいずれか１項記載の載着装置。
【請求項６】
ホルダ（２２０）とグリッパ（２１０）とが、載着方向（Ａ）で互いに同軸的に配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の載着装置。
【請求項７】
運動範囲の各端部にそれぞれ１つの当接片（２３０，２４０）が設けられており、これによって、グリッパ（２１０）が、案内装置によって当接片（２３０，２４０）の間でホルダ（２２０）に運動可能に案内されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の載着装置。
【請求項８】
各当接片（２３０，２４０）および／または案内装置の各端領域でそれぞれ１つの減衰エレメント（２８０，２９０）が、当接片（２３０，２４０）と案内装置との間に配置されている、請求項７記載の載着装置。
【請求項９】
各コイルもしくは各永久磁石が中空円筒状に形成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の載着装置。
【請求項１０】
対象物を基板にグリッパ（２１０）によって載着するための方法であって、この場合、ホルダ（２２０）を載着方向（Ａ）に運動させ、グリッパ（２１０）が、載着方向（Ａ）でホルダ（２２０）から突出するように、案内装置によって運動範囲（ｄ）の２つの端部の間で載着方向（Ａ）に線形にホルダ（２２０）に案内されており、この場合、グリッパ（２１０）に運動範囲（ｄ）の一方の端部に向かってプレロードをかけることができるようになっており、これによって、グリッパ（２１０）が対象物（１００）の載着時に加える予め規定された載着力が規定されている形式の方法において、
・ホルダ（２２０）に対するグリッパ（２１０）のプレロードを、制御可能な磁界および／または電界によって発生させ、
・プレロードの大きさを、磁界および／または電界の制御によって、予め規定された値に相応に調整し、
・ホルダ（２２０）を、グリッパ（２１０）の載着のために載着方向（Ａ）で対象物（１００）もしくは基板に向かって運動させ、
・グリッパ（２１０）が、対象物（１００）もしくは基板への載着時に、予め規定された載着力を対象物（１００）に加えるようになっているのに対して、グリッパ（２１０）を、ホルダ（２２０）に対して相対的に載着方向（Ａ）と逆方向に、ホルダ（２２０）が当て付けられるまで運動させることを特徴とする、対象物を基板にグリッパによって載着するための方法。
【請求項１１】
制御可能な磁界および／または電界を、それぞれホルダ（２２０）とグリッパ（２１０）とに取り付けられたカップリングエレメント（２６０，２７０）によって発生させ、該カップリングエレメント（２６０，２７０）として永久磁石および／または通電されるコイルを使用し、少なくとも１つのカップリングエレメント（２６０，２７０）として、通電されるコイルを使用する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
載着力を、対象物（１００）の特性に関連して選択的に予め規定する、請求項１０または１１記載の方法。
【請求項１３】
対象物（１００）への載着前にグリッパ（２１０）の案内装置を、運動範囲（ｄ）の近位の端部に形成された当接片（２３０）に当て付け、所望の載着力に相応の力による当付けを実施するように、対象物（１００）へのグリッパ（２１０）の載着力を予め規定する、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
対象物（１００）への載着前にグリッパ（２１０）の案内装置を、運動範囲（ｄ）の遠位の端部でホルダ（２２０）に形成された当接片（２４０）に当て付け、ホルダ（２２０）を対象物（１００）に向かって運動させる駆動力を予め規定することによって載着力を規定する、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
対象物（１００）を基板からグリッパ（２１０）によって持ち上げるための方法であって、この場合、グリッパ（２１０）が、持上げ方向（Ａ）と逆方向でホルダ（２２０）から突出するように、案内装置によって運動範囲（ｄ）の２つの端部の間で持上げ方向（Ａ）に線形にホルダ（２２０）に運動可能に案内されている形式の方法において、
・グリッパ（２１０）を、持上げ前にホルダ（２２０）に対して相対的に運動範囲（ｄ）の遠位の端部に向かって運動させ、
・対象物（１００）を基板から持ち上げるために、ホルダ（２２０）を持上げ方向（Ａ）で基板から離れる方向に運動させ、
・持上げの間、グリッパ（２１０）をホルダ（２２０）に対して相対的に運動範囲（ｄ）の近位の端部に向かって運動させ、これによって、対象物（１００）に生ぜしめられる加速度を均等化することを特徴とする、対象物を基板からグリッパによって持ち上げるための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を基板に載着するための載着装置および方法に関する。この場合、グリッパがホルダに運動可能に配置されている。このホルダは、対象物を基板に載着するために、この基板に向かって運動可能である。グリッパとホルダとの間にはコイルばねが配置されており、これによって、グリッパの載着時にこのグリッパがホルダに対して相対的にばねのばね力に抗して運動させられる。これによって、基板への対象物の載着力としての予め規定された力が設定されている。
【０００２】
しかし、この場合、載着力の可変な力制御が、ホルダを基板に向かって運動させる力の規定によってしか可能とならないという欠点がある。しかし、このような形式のホルダのための従来の駆動装置ならびにホルダも大きな質量ひいては高い質量慣性を有している。したがって、載着は、ばねによって予め規定された載着力ではなく、対象物ひいては基板に作用する著しく高い力で行われる。ホルダ、グリッパおよびホルダの駆動装置の質量慣性のほかに、ここでは、ホルダの駆動装置の慣性モーメントも不都合な影響を与える。
【０００３】
特に基板への電気的な構成素子の装着時には、この構成素子の、増加する小型化に直面して、基板への構成素子の僅かな載着力を高い精度で提供することが必要となる。このことは、従来の装置および従来の方法では不可能である。
【０００４】
したがって、本発明の課題は、対象物を基板に載着するための載着装置および方法を改良して、極めて僅かな載着力が高い精度で達成可能となるようにすることである。
【０００５】
この課題は、請求項１記載の特徴を備えた載着装置および請求項１０記載の特徴を備えた方法によって解決される。本発明の有利な構成および実施態様は従属請求項に記載してある。
【０００６】
請求項１記載の本発明による載着装置によって、電界、磁界および／または電磁界を介して、ホルダと、このホルダに運動可能に案内されたグリッパとの間に制御可能な力作用を達成することが可能となる。界の大きさの制御によって、力を極めて正確に予め規定することが可能となる。この場合、予め規定された載着力は、基板への対象物の載着時にグリッパによってホルダに対して相対的に移動させられるストロークとも無関係である。
【０００７】
制御可能な力作用によって、載着力が載着装置の慣性効果と十分に無関係であることが可能となる。載着時には、専らグリッパの質量慣性しか載着力に影響を与えない。ホルダと残りの載着装置との質量慣性は載着力に影響を与えない。
【０００８】
請求項２〜４記載の改良形によって、本発明の種々異なる構成が記載してある。この場合、載着装置のグリッパとホルダとの間に界によって力作用を発生させるために、電磁石および／または永久磁石をカップリングエレメントとして使用することが可能となる。このカップリングエレメントはそれぞれ互いに相互作用する。この場合、本発明により設けられた少なくとも１つのカップリングエレメントは電磁石、たとえば電流によって通電されるコイルである。このコイルに流れる電流の制御によって、基板への対象物の載着力が直接制御可能となる。
【０００９】
グリッパに、相応のカップリングエレメントが電磁石として形成されている事例では、さらに、グリッパの一層僅かな質量を達成することが可能となる。これによって、載着力の力ピークが効果的に阻止される。
【００１０】
さらに、これによって、力経過を単に静的にではなく、所望のかつ設定された力経過に相応して動的に制御することが可能となる。
【００１１】
さらに、グリッパの、このグリッパをホルダに案内する案内装置と、ホルダに設けられた当接片との間にそれぞれ１つの減衰エレメントが配置されてよい。これによって、１つの基板への１つの対象物の載着前に、たとえばグリッパに両カップリングエレメントによって一方の減衰エレメントに向かってプレロードをかけることができる。この場合、載着力もしくは載着力の経過は減衰エレメントの特性によってしか規定されていない。
【００１２】
基板上の対象物へのグリッパの載着のための本発明による方法では、基板への対象物の載着の間の載着力の経過を、載着力の静的なかつ動的な時間的な経過に相応して予め規定することが可能となる。載着力を規定する力作用をホルダとグリッパとの間に達成する磁界および／または電界の制御によって、大きな力範囲にわたって可変な載着力が可能となる。
【００１３】
本発明による方法によって、基板への対象物の載着時に、予め規定された載着力を達成することだけでなく、基板からの対象物の持上げ時に、この対象物に作用する加速度ピークを効果的に減少させることも可能となる。このためには、基板からの対象物の持上げ前にグリッパがホルダに向かって運動させられる。この位置で、グリッパを含む完全なホルダが基板上の対象物に降下させられ、グリッパによって対象物が基板から持ち上げられる。持上げの間、グリッパはホルダに対して相対的に持上げ方向と逆方向に運動させられる。これによって、基板からの対象物の持上げ時の加速度が減少させられる。
【００１４】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１５】
図１から明らかであるように、本発明による載着装置２００は、ホルダ２２０と、このホルダ２２０に沿って載着方向Ａに運動可能なグリッパ２１０とを有している。このグリッパ２１０には、たとえば対象物１００を保持するための真空ピペット２５０が配置されている。グリッパ２１０は、載着方向Ａでホルダ２２０から突出するように、このホルダ２２０に支承されている。
【００１６】
グリッパ２１０には２つの当接片２３０，２４０が配置されている。グリッパ２１０は、ホルダ２２０に対して相対的に載着方向Ａに両当接片２３０，２４０の間で線形に運動可能に配置されている。この場合、近位の当接片２３０はグリッパ２１０に真空ピペット２５０と反対の側で配置されている。遠位の当接片２４０は、真空ピペット２５０寄りでグリッパ２１０に配置されている。
【００１７】
ホルダ２２０には弾性的な減衰エレメント２９０，２８０が、それぞれ近位の当接片２３０もしくは遠位の当接片２４０に面した側で配置されている。
【００１８】
当接片２３０；２４０はホルダ２２０に形成されていてもよい。この場合、減衰エレメント２８０；２９０が相応にグリッパ２１０に形成されている。
【００１９】
ホルダ２２０に対して相対的なグリッパ２１０の全運動範囲は載着方向Ａで長さｄに設定されている。
【００２０】
グリッパ２１０は、載着方向Ａに方向付けられた第１のカップリングエレメントとしての永久磁石２６０を有している。ホルダ２２０には、たとえば環状コイルまたはリニアモータの形の第２のカップリングエレメントとしての電磁石２７０が設けられている。この電磁石２７０は、グリッパ２１０に設けられた永久磁石２６０と協働する。グリッパ２１０は案内装置（図示せず）によってホルダ２２０に載着方向Ａで案内されて配置されている。
【００２１】
図１には、本発明による載着装置が第１の予荷重位置もしくはプレロード位置で示してある。この場合、グリッパ２１０には、ホルダ２２０に対して相対的に載着方向Ａで、載着したい対象物１００に向かって予荷重もしくはプレロードがかけられているので、近位の当接片２３０がホルダ２２０もしくは近位の減衰エレメント２９０に接触している。環状コイルまたはリニアモータに流れる電流を予め規定することによって、グリッパ２１０にホルダ２２０に対して相対的に載着方向Ａでプレロードをかける力を予め規定することが可能となる。
【００２２】
載着のためには、本発明による載着装置２００が、ホルダ２２０を駆動する駆動装置（図示せず）によって対象物１００に向かって運動させられる。対象物１００に到達しかつグリッパ２１０もしくは真空ピペット２５０が対象物１００に載着するかもしくは対象物１００が基板に載着すると、ホルダ２２０が駆動装置（図示せず）によって対象物１００に向かって運動させられるのに対して、グリッパ２１０はホルダ２２０に対して相対的に載着方向Ａと逆方向に運動させられるので、電流によって予め規定された載着力が対象物１００に作用する。この場合に生ぜしめられる質量慣性はグリッパ２１０の質量にしか関連していない。この場合、図１から明らかである、ホルダ２２０の遠位の端部における運動範囲ｄの長さはｄ１＜ｄに減少させられる。この場合、同時に近位の当接片２３０とホルダ２２０との間の間隔ｄ２の相応の増加が生ぜしめられる。
【００２３】
したがって、本発明によれば、グリッパ２１０にホルダ２２０に対して相対的に載着方向Ａでプレロードをかけることによって、極めて僅かな載着力を極めて高い精度で予め規定することが可能となる。
【００２４】
さらに、グリッパ２１０とホルダ２２０との間の力結合を規定する電流が所望の力経過に相応して制御されることによって、所望の可変な力経過を載着時に達成することもできる。
【００２５】
電流がコンスタントに生ぜしめられる場合には、力作用が、ホルダ２２０に対して相対的なグリッパ２１０のほぼ全運動範囲ｄにわたってコンスタントであるので、たとえば対象物１００が載着される基板が載着方向Ａに運動させられかつ／または振動を生ぜしめる場合でもコンスタントな力が対象物１００に作用する。これによって、載着精度の向上および載着時の確実性が容易に可能となる。
【００２６】
図３には、本発明による載着装置２００が第２のプレロード位置で示してある。この第２のプレロード位置では、グリッパ２１０が載着方向Ａと逆方向に完全にばね弾性的に進入させられている。すなわち、遠位の当接片２４０がホルダ２２０の遠位の端領域もしくはホルダ２２０の遠位の減衰器２８０に対して当て付けられている。この場合、対象物１００へのホルダ２２０の運動時には、対象物１００に作用する力は、ホルダ２２０を対象物１００に向かって運動させる駆動力によってしか規定されない。減衰エレメント２８０の特性を予め規定することによって、この運転形式での載着力の経過に影響を与えることが可能となる。しかし、これによって、極めて高い載着力を達成することができる。この載着力は、図１および図２につき詳しく前述した方法によって達成することはできない。なぜならば、両カップリングエレメントによって規定された、グリッパ２１０とホルダ２２０との間の力作用に基づき、載着力が、規定された大きさにまでしか可能とならないからである。たとえば、本発明による載着装置の構成における、図１および図２につき詳しく説明した運転モードによって、０．１〜２Ｎの載着力が達成可能となる。２Ｎ以上のより高い装着力のためには、図３につき詳しく説明した運転形式によって、２Ｎ〜５０Ｎの載着力を達成することができる。
【００２７】
たとえば、載着力を規定する電流経過を、対象物へのグリッパの載着後または基板への対象物の載着後に適切に変えることも可能である。この場合、１つの基板への１つの対象物の載着時の任意の力経過が可能となる。さらに、ホルダ２２０および／またはグリッパ２１０にストローク測定システムを設けることが可能である。これによって、たとえばホルダに対して相対的なグリッパ２１０の静止を極めて迅速に検出することができ、静止後、載着過程の終了を報知することができる信号を送出することができる。
【００２８】
さらに、対象物１００の載着前に力センサによってグリッパ２１０の載着力の力測定を実施することも可能である。検出された特定の電流値または予め規定された電流値を使用して電気的なコイルもしくはリニアモータ２７０に対して検出された力値は、たとえば電子的なデータの形で記憶される。比較測定の間の電流の変化によって、所定の電流に基づき予め規定された載着力を予め正確に検出することができると共に記憶することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１のプレロード位置で一方の当接片が当て付けられたグリッパを備えた本発明による載着装置を概略的に示す図である。
【００３０】
【図２】中間位置に位置するグリッパを備えた本発明による載着装置を概略的に示す図である。
【００３１】
【図３】第２のプレロード位置で他方の当接片が当て付けられたグリッパを備えた本発明による載着装置を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１００  対象物、  ２００  載着装置、  ２１０  グリッパ、  ２２０  ホルダ、  ２３０  当接片、  ２４０  当接片、  ２５０  真空ピペット、  ２６０  永久磁石、  ２７０  電磁石、  ２８０  減衰エレメント、  ２９０  減衰エレメント、  Ａ  載着方向、  ｄ  運動範囲、  ｄ１  長さ、  ｄ２  間隔
【国際公開パンフレット】
2004531076.tif 000003
2004531076.tif 000004
2004531076.tif 000005
2004531076.tif 000006
2004531076.tif 000007
2004531076.tif 000008
2004531076.tif 000009
2004531076.tif 000010
2004531076.tif 000011
2004531076.tif 000012
2004531076.tif 000013
2004531076.tif 000014
2004531076.tif 000015
2004531076.tif 000016
2004531076.tif 000017
2004531076.tif 000018
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004531076.tif 000019
2004531076.tif 000020
【国際調査報告】
2004531076.tif 000021
2004531076.tif 000022
2004531076.tif 000023
2004531076.tif 000024
2004531076.tif 000025
2004531076.tif 000026