(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にシリンダ室及びロッド挿通孔を有するシリンダブロックと、前記ロッド挿通孔に挿通されるとともに先端側が該ロッド挿通孔から突出されたロッドと、前記シリンダ室又はロッド挿通孔の少なくとも一方の内壁面に設けられ、加圧エアを噴出することによって前記ロッドを非接触的に支承する軸受け部材とを備えたエアベアリングシリンダにおいて、
前記ロッドをシリンダブロックに対し前進させる推力をもたらす第１の圧力作用部と、同ロッドをシリンダブロックに対し後退させる推力をもたらす第２の圧力作用部と、前記第１の圧力作用部に連通され制御エアを供給する第１の推力ポートと、前記第２の圧力作用部に連通され制御エアを供給する第２の推力ポートとを設け、
ロッド先端に治具を設けるとともに、治具及びロッドにはシリンダブロックに形成された真空引きポートを介して真空引きされる通路を形成し、その真空引きによって治具に被吸着物を吸着保持可能とし、
前記第１及び第２の圧力作用部とは別にさらに前記ロッドをシリンダブロックに対し後退させる推力をもたらす第３の圧力作用部を設け、前記シリンダブロックには前記第３の圧力作用部に連通し、前記第１の推力ポート及び第２の推力ポートから供給される制御エアとは異なる圧力の制御エアを前記第３の圧力作用部に供給し得る第３の推力ポートを設け、第３の推力ポートをロッド挿通孔に開口させ、同第３の推力ポートを、ロッド挿通孔の内壁面に設けられた前記軸受け部材を挟んで第１及び第２の推力ポートと離間した位置に配置したエアベアリングシリンダ。
【請求項２】
前記エアベアリングシリンダをロッドの先端側を下方へ指向させた状態で配置し、前記第３の推力ポートを経て前記第３の圧力作用部に作用する制御エアが、前記ロッド及びロッドと一体移動する部材の自重分を解消する大きさの推力を前記ロッドにもたらすように構成した請求項１に記載のエアベアリングシリンダ。
【請求項３】
前記シリンダ室の断面形状よりも前記ロッド挿通孔の断面形状を小さく形成し、前記ロッドを、前記シリンダ室よりも若干小径の第１ロッド部と、該第１ロッド部の先端側に一体形成され前記ロッド挿通孔よりも若干小径でかつ前記第１ロッド部よりも小径の第２ロッド部とから構成し、第１ロッド部と第２ロッド部との段差部を前記第２の圧力作用部とした請求項１又は２に記載のエアベアリングシリンダ。
【請求項４】
前記ロッドの基端をシリンダ室内に配置し、該ロッドの基端面を前記第１の圧力作用部とした請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のエアベアリングシリンダ。
【請求項５】
前記第１の圧力作用部の有効受圧面積を前記第２の圧力作用部の有効受圧面積の２倍とした請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のエアベアリングシリンダ。
【請求項６】
請求項５に記載のエアベアリングを使用したシリンダシステムにおいて、第１の推力ポートに第１の流路を接続するとともに、第２の推力ポートに第２の流路を接続し、第１の流路及び第２の流路をそれらに共通の第３の流路に接続し、第３の流路に所定圧の制御エアを供給するための圧力制御弁を設け、第１の流路には該第１の流路から第１の推力ポートへの制御エアの供給又は遮断を切換える切換弁を設けたシリンダシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアベアリングシリンダ及びそれを使用したシリンダシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造プロセスにおいて使用されるボンディング装置では、ウェハを切断して得られたチップをリードフレーム上に搬送し、該リードフレーム上にチップを所定の接合圧にて押圧することにより、ボンディングを行っている。
【０００３】
上記のボンディング工程において製品精度を確保するためには、チップの取付位置、接合圧、接合温度などの精度が必要である。特に、近年の半導体装置の小型化及び高集積化に伴い上記の各精度の確保が無視できない重要な問題となっている。
【０００４】
このうち、チップの取付位置及び接合温度の各精度を確保し得るものとして、例えば特開平８−１５２００７号公報に記載されているエアベアリングシリンダがある。
【０００５】
図６に示されるように、このエアベアリングシリンダ５０はシリンダブロック５１を備え、シリンダブロック５１内にシリンダ室５２及びそれに連通するロッド挿通孔５３が形成されている。ロッド５４は前記ロッド挿通孔５３に挿通され、その先端がロッド挿通孔５３から外部に突出されている。ロッド５４の基端部にはロッド挿通孔５３よりも大径のストッパ５５が固定されており、ロッド５４は同ストッパ５５がシリンダ室５２内壁面に当接しない範囲で長手方向に移動可能となっている。シリンダブロック５１にはシリンダ室５２に制御エアを供給するための推力ポート５６が形成されている。推力ポート５６に供給された制御エアは、ストッパ５５の外表面に作用し、ロッド５４全体をシリンダブロック５１に対して相対的に前進（図６における下動）させるための差圧を生じさせる。
【０００６】
ロッド挿通孔５３の内壁面には、多孔質体よりなる軸受け部材５７が設けられている。軸受け部材５７からは給気ポート５８より供給された加圧エアが噴出され、ロッド５４が軸受け部材５７によって非接触的に支承される。なお、真空引きポート５９は軸受け部材５７から噴出された加圧エアを外部に排出するために設けられている。
【０００７】
上記のように、軸受け部材５７として多孔質体を用いて加圧エアを噴出することでロッド５４を非接触的に支承するエアベアリングシリンダ５０によれば、軸受け部材としてボールベアリングを使用する場合に比べ、格段にチップ取付位置の精度が向上する。すなわち、軸受け部材としてボールベアリングを使用するとせいぜい２〜３μｍ程度の精度が限界であるが、この状態で周囲温度が１００〜２００度であるとすると、ロッドの熱膨張で上記の位置精度を確保することができず、実用に供し得ない。この点、上記のエアベアリングシリンダ５０によれば、少なくともボールベアリングと同程度以上のロッド位置精度を確保でき、温度の影響も受けないため、高度な位置精度が要求されるボンディング装置において極めて有用である。
【０００８】
なお、この種のエアベアリングシリンダ５０は、上記したボンディング装置に限らず、半導体製造プロセスにおいて各種使用形態が可能となっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のエアベアリングシリンダ５０では、ロッド５４がシリンダブロック５１に対し前進（図６における下動）するだけの所謂単動型であり、ロッド５４の後退側への移動は別の外部装置などに頼らざるを得なかった。そのため、エアベアリングシリンダ５０自体が小型化されたものであっても、上記外部装置を含めると装置が大型化してしまい、しかも、その制御も複雑になるという問題があった。
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複動制御可能なエアベアリングシリンダを提供することにある。
又、本発明の他の目的は、上記複動制御可能なエアベアリングシリンダにおいて、簡単な構成とすることができ、製作コストを低減することができ、又は制御を容易にすることができるエアベアリングシリンダを提供することにある。
【００１１】
又、本発明の更に他の目的は、上記複動制御可能なエアベアリングシリンダの制御のためのシステムを簡単にすることができるシリンダシステムを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、内部にシリンダ室及びロッド挿通孔を有するシリンダブロックと、前記ロッド挿通孔に挿通されるとともに先端側が該ロッド挿通孔から突出されたロッドと、前記シリンダ室又はロッド挿通孔の少なくとも一方の内壁面に設けられ、加圧エアを噴出することによって前記ロッドを非接触的に支承する軸受け部材とを備えたエアベアリングシリンダにおいて、前記ロッドをシリンダブロックに対し前進させる推力をもたらす第１の圧力作用部と、同ロッドをシリンダブロックに対し後退させる推力をもたらす第２の圧力作用部と、前記第１の圧力作用部に連通され制御エアを供給する第１の推力ポートと、前記第２の圧力作用部に連通され制御エアを供給する第２の推力ポートとを設けロッド先端に治具を設けるとともに、治具及びロッドにはシリンダブロックに形成された真空引きポートを介して真空引きされる通路を形成し、その真空引きによって治具に被吸着物を吸着保持可能とした。
【００１３】
また、請求項１に記載の発明では、前記第１及び第２の圧力作用部とは別にさらに前記ロッドをシリンダブロックに対し後退させる推力をもたらす第３の圧力作用部を設け、前記シリンダブロックには前記第３の圧力作用部に連通し、前記第１の推力ポート及び第２の推力ポートから供給される制御エアとは異なる圧力の制御エアを前記第３の圧力作用部に供給し得る第３の推力ポートを設け、第３の推力ポートをロッド挿通孔に開口させ、同第３の推力ポートを、ロッド挿通孔の内壁面に設けられた前記軸受け部材を挟んで第１及び第２の推力ポートと離間した位置に配置した。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のエアベアリングシリンダにおいて、前記エアベアリングシリンダをロッドの先端側を下方へ指向させた状態で配置し、前記第３の推力ポートを経て前記第３の圧力作用部に作用する制御エアが、前記ロッド及びロッドと一体移動する部材の自重分を解消する大きさの推力を前記ロッドにもたらすように構成した。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載のエアベアリングシリンダにおいて、前記シリンダ室の断面形状よりも前記ロッド挿通孔の断面形状を小さく形成し、前記ロッドを、前記シリンダ室よりも若干小径の第１ロッド部と、該第１ロッド部の先端側に一体形成され前記ロッド挿通孔よりも若干小径でかつ前記第１ロッド部よりも小径の第２ロッド部とから構成し、第１ロッド部と第２ロッド部との段差部を前記第２の圧力作用部とした。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のエアベアリングシリンダにおいて、前記ロッドの基端をシリンダ室内に配置し、該ロッドの基端面を前記第１の圧力作用部とした。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のエアベアリングシリンダにおいて、前記第１の圧力作用部の有効受圧面積を前記第２の圧力作用部の有効受圧面積の２倍とした。
【００１８】
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載のエアベアリングを使用したシリンダシステムにおいて、第１の推力ポートに第１の流路を接続するとともに、第２の推力ポートに第２の流路を接続し、第１の流路及び第２の流路をそれらに共通の第３の流路に接続し、第３の流路に所定圧の制御エアを供給するための圧力制御弁を設け、第１の流路には該第１の流路から第１の推力ポートへの制御エアの供給又は遮断を切換える切換弁を設けた。
【００１９】
以下、上記各手段に基づく作用について説明する。
請求項１に記載の発明では、第１の推力ポートから制御エアを供給すると、第１の圧力作用部にロッドをシリンダブロックに対し前進させる推力が発生し、ロッドが前進する。一方、第２の推力ポートから制御エアを供給すると、第２の圧力作用部にロッドをシリンダブロックに対し後退させる推力が発生し、ロッドが後退する。従って、エアベアリングシリンダは、第１及び第２の両推力ポートから供給される制御エアにより、ロッドの前進及び後退が制御される、すなわち複動制御される。
【００２０】
請求項１及び請求項２に記載の発明では、第３の推力ポートから制御エアを供給することにより、第３の圧力作用部にロッド及びロッドと一体移動する部材の自重分を解消する大きさの推力が発生する。従って、この状態ではロッド及びロッドと一体移動する部材の自重分を考慮せずに、第１及び第２の両推力ポートから供給される制御エアの圧力制御を行うことができ、エアベアリングシリンダの制御が容易になるとともに、高精度の圧力制御を達成し得る。また、第３の推力ポートからの制御エアが第１及び第２の両圧力作用部に作用したり、第１及び第２の両推力ポートからの制御エアが第３の圧力作用部に作用する可能性が低くなる。その結果、ロッド及びロッドと一体移動する部材の自重分を解消するための圧力制御の精度を向上させることができるとともに、ロッドの複動制御における圧力制御の精度を向上させることができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明では、ロッドに形成される段差部を利用して第２の圧力作用部が構成されているため、第２の圧力作用部を簡単に製作できる。しかも、第２の圧力作用部によってシリンダ全体が大型化することも防止されるため、小型化が要求されるエアベアリングシリンダに好適である。
【００２２】
請求項４に記載の発明では、ロッドの基端面を第１の圧力作用部としているため、第１の圧力作用部のために特別の部品を設ける必要がなく、製作が簡単になる。しかも、第１の圧力作用部によってシリンダ全体が大型化することも防止されるため、小型化が要求されるエアベアリングシリンダに好適である。
【００２３】
請求項５に記載の発明では、第１の圧力作用部の有効受圧面積を前記第２の圧力作用部の有効受圧面積の２倍としている。そのため、第１の推力ポート及び第２の推力ポートから同圧の制御エアを供給した場合におけるロッド前進側への推力と、この状態で第１の推力ポートからの制御エアの供給を停止させた場合におけるロッド後退側への推力とが同一となる。これにより、第１の推力ポートと第２の推力ポートとに供給される制御エアを同圧としてロッドの進退いずれの方向への制御も同一視することが可能となる。従って、エアベアリングシリンダの制御が極めて簡単なものとなる。
【００２４】
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載のエアベアリングを使用したシリンダシステムであり、上述のとおり、第１の推力ポートと第２の推力ポートとに同圧の制御エアを供給しかつ第１の推力ポートへの制御エアの供給を停止すればよいことから、第１の推力ポートに連通する第１の流路に切換弁を設けるとともに、両推力ポートに共通の圧力制御弁を設ければよく、システム全体を簡単なものとすることができる。又、その制御形態も基本的に切換弁を切換えるだけでよく制御自体も簡単に行われる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
【００２６】
図２には、半導体製造プロセスにおいて使用されるボンディング装置のボンディングヘッド１によるボンディング工程の概略斜視図が示されている。このボンディングヘッド１は、図示しない回動軸を中心として回動可能に設けられた回動筒部２と、基端が該回動筒部２の外周面に固定された連結部３と、該連結部３の先端に固定されたエアベアリングシリンダ４とから構成されている。又、エアベアリングシリンダ４の下端には該エアベアリングシリンダ４に対し上下動される治具５が固定されている。すなわち、本実施形態ではエアベアリングシリンダ４はボンディング装置における押圧機構として利用されている。
【００２７】
このボンディングヘッド１の動作の概略を説明すると、まず、ウェハＷを切断して得られたチップＴ上にエアベアリングシリンダ４が配置された状態で治具５を下動させてチップＴを保持し、その後チップＴを保持したまま治具５を上動させる。そして、回動筒部２を回動させてエアベアリングシリンダ４をリードフレームＦ上に配置させる。その後、治具５を下動させてチップＴをリードフレームＦに所定の接合圧で押圧することによりボンディングが行われる。
【００２８】
次に、上記エアベアリングシリンダ４の構成及びそのシリンダシステムについて説明する。
図１に示されるように、エアベアリングシリンダ４を構成する金属製のシリンダブロック６の内部には、シリンダ室７とロッド挿通孔８とが形成されている。シリンダ室７とロッド挿通孔８とはシリンダブロック６内部において互いに連通されている。シリンダ室７は、ロッド挿通孔８よりも大径でかつロッド挿通孔８に連通される第１シリンダ室７ａと、第１シリンダ室７ａよりも大径でかつ第１シリンダ室７ａに連通される第２シリンダ室７ｂとから構成されている。なお、シリンダブロック６を一体物として図示しているが、実際には複数のシリンダブロック構成体を一体化することにより構成されている。
【００２９】
ロッド挿通孔８にはロッド９が挿通され、その先端側（図の下端側）が外部に突出されるとともに、その基端側（図の上端側）がシリンダ室７内に配置されている。具体的には、ロッド９は第１シリンダ室７ａよりも若干小径の第１ロッド部９ａと、第１ロッド部９ａの先端側に一体形成されるとともにロッド挿通孔８よりも若干小径の第２ロッド部９ｂとを備え、第１ロッド部９ａがシリンダ室７内に収容され、第２ロッド部９ｂがロッド挿通孔８に挿通されている。従って、ロッド９はその長手方向に沿ってシリンダブロック６に対して進退可能となっている。
【００３０】
ロッド９の基端部には第１シリンダ室７ａよりも大径で第２シリンダ室７ｂよりも小径のストッパ１０が一体形成され、第２シリンダ室７ｂ内に配置されている。第２シリンダ室７ｂの内壁面上部には緩衝部材としての円板状のゴムクッション１１が固定され、第２シリンダ室７ｂの内壁面下部には緩衝部材としての円環状のゴムクッション１２が固定されている。従って、ロッド９は、図１に示されているようにストッパ１０が上方のゴムクッション１１に当接する位置から、図３に示されているように下方のゴムクッション１２に当接する位置までの範囲内にその長手方向への移動が規制されている。
【００３１】
シリンダブロック６のロッド挿通孔８と対応する内壁面には、多孔質材料からなる円環状の軸受け部材１３が設けられている。軸受け部材１３の内周面はロッド挿通孔８と面一となるように形成され、ロッド９の第２ロッド部９ｂを包囲するように配置されている。又、シリンダブロック６の第１シリンダ室７ａと対応する内壁面には、前記軸受け部材１３と同様、多孔質材料からなる円環状の軸受け部材１４が設けられている。軸受け部材１４の内周面は第１シリンダ室７ａと面一となるように形成され、ロッド９の第１ロッド部９ａを包囲するように配置されている。
【００３２】
シリンダブロック６の一側面には、軸受け部材１４外周面に連通される給気ポート１５が形成されている。給気ポート１５はエア供給源Ｐと配管Ｌ１を介して接続されている。又、シリンダブロック６には軸受け部材１４外周面と軸受け部材１３外周面とを連通する連通路１６が形成されている。そして、エア供給源Ｐからの加圧エアが配管Ｌ１を介して給気ポート１５に供給されると、その加圧エアは、軸受け部材１４に供給されるとともに、連通路１６を介して軸受け部材１３に供給される。従って、両軸受け部材１３，１４からロッド９へ向けて噴出される加圧エアによってロッド９が両軸受け部材１３，１４に非接触的に支承される。
【００３３】
シリンダブロック６において軸受け部材１３の下側に相当する部分には、ロッド９を包囲する集気空間１７が形成されている。集気空間１７はシリンダブロック６の一側面に形成された第１真空引きポート１８に接続され、第１真空引きポート１８は配管Ｌ２を介して図示しない真空ポンプに接続されている。従って、軸受け部材１３から噴出した加圧エアの大部分は、まず集気空間１７内に集められた後、真空ポンプの作用により第１真空引きポート１８を介して外部に排出される。
【００３４】
シリンダブロック６の一側面には、第２シリンダ室７ｂに連通する第１の推力ポート１９及び第１シリンダ室７ａに連通する第２の推力ポート２０がそれぞれ形成されている。第１の推力ポート１９と第２の推力ポート２０はシリンダ室７内において前記軸受け部材１４を挟んで離間した位置に開口されている。
【００３５】
第１の推力ポート１９から供給される制御エアはロッド９の基端面に作用し、ロッド９をシリンダブロック６に対し前進させる推力をもたらす。すなわち、ロッド９の基端面のうち、第１ロッド部９ａの断面積に相当する領域２１が本発明の第１の圧力作用部として機能し、その有効受圧面積は第１ロッド部９ａの断面積Ｓ１と等しくなっている。
【００３６】
第２の推力ポート２０から供給される制御エアはロッド９の第１ロッド部９ａと第２ロッド部９ｂとの段差部９ｃに作用し、ロッド９をシリンダブロック６に対し後退させる推力をもたらす。すなわち、ロッド９の段差部９ｃが本発明の第２の圧力作用部として機能し、その有効受圧面積は第１ロッド部９ａの断面積Ｓ１から第２ロッド部９ｂの断面積Ｓ２を引いた面積（Ｓ１−Ｓ２）となる。
【００３７】
ここで、本実施形態では、第１ロッド部９ａの断面積Ｓ１と第２ロッド部９ｂの断面積Ｓ２との比が２：１に設定されている。従って、ロッド９基端面の有効受圧面積は段差部９ｃの有効受圧面積の２倍に設定されている。
【００３８】
第１の推力ポート１９に接続された第１の流路としての配管Ｌ３と第２の推力ポート２０に接続された第２の流路としての配管Ｌ４は、それらに共通の第３の流路としての配管Ｌ５に接続され、配管Ｌ５はエア供給源Ｐに接続されている。第１の推力ポート１９及び第２の推力ポート２０に共通の配管Ｌ５には、エア供給源Ｐからの加圧エアを所定圧力にするレギュレータＲ１が接続され、その下流側にはレギュレータＲ１により所定圧力にされた加圧エアを減圧した制御エアとするための圧力制御弁としての電空レギュレータＲ２が接続されている。従って、第１の推力ポート１９及び第２の推力ポート２０にはそれぞれ配管Ｌ３，Ｌ４を介して同圧の制御エアが供給される。なお、レギュレータＲ１の設定圧は手動にて適宜調節可能であり、電空レギュレータＲ２の設定圧力は外部の図示しないコントローラにより適宜調節可能となっている。
【００３９】
第１の推力ポート１９側の配管Ｌ３には、配管Ｌ３を開放する位置と閉鎖する位置との２位置切換可能な電磁弁としての電磁切換弁Ｂが接続されている。従って、電磁切換弁Ｂの切換に基づいて、第１の推力ポート１９への制御エアの供給又は遮断を切換えることができるようになっている。なお、電磁切換弁Ｂは前記コントローラに接続されていて同コントローラにより自動的に切換えられる。
【００４０】
ここで、図１に示されるように、電磁切換弁Ｂが配管Ｌ３を閉鎖している場合には、第１の推力ポート１９への制御エアの供給は遮断され、第２の推力ポート２０へのみ制御エアが供給される。この制御エアは段差部９ｃに作用し、ロッド９をシリンダブロック６に対し後退させる。
【００４１】
一方、図３に示されるように、電磁切換弁Ｂが配管Ｌ３を開放している場合には、第１の推力ポート１９及び第２の推力ポート２０へそれぞれ同圧の制御エアが供給され、段差部９ｃにロッド９後退側への推力が作用するとともに、ロッド９の基端面の領域２１にロッド９前進側への推力が作用する。既述のとおり、領域２１の有効断面積は段差部９の有効断面積の２倍に設定されていることから、この場合、制御エアが段差部９ｃに作用してロッド９を後退させる場合と同じ推力でロッド９を前進させる。
【００４２】
以上の如く、第１の推力ポート１９及び第２の推力ポート２０には電空レギュレータＲ２により設定された同圧の制御エアが供給されるようになっており、第１の推力ポート１９への制御エアの供給又は遮断を電磁切換弁Ｂにより切換えることにより、ロッド９が同一の推力で前進或いは後退する。従って、本実施形態のエアベアリングシリンダ４は複動制御可能となっている。
【００４３】
ロッド９には、一端がロッド９先端面に開口するように軸方向に延びる通路２２が形成されている。通路２２の他端はロッド９の軸方向中間部において二又に分かれ、軸方向と交差する方向に延びてロッド９の第１ロッド部９ａ外周面に開口されている。ロッド９先端には前記治具５が固定され、治具５には通路２２に連通される貫通孔２３が形成されている。シリンダブロック６の一側面には、通路２２の第１ロッド部９ａ外周面側の開口と対応する位置に開口する第２真空引きポート２４が形成され、第２真空引きポート２４は配管Ｌ６を介して図示しない真空ポンプに接続されている。従って、真空ポンプの作用により、配管Ｌ６、第２真空引きポート２４、通路２２を介して治具５の貫通孔２３開口部の空気が吸引され、治具５の下面にチップＴ等の被吸着物が吸着保持される。なお、通路２２中、ロッド９の軸方向中間部において軸方向と交差する方向に延びる部分は、ロッド９が図１に示される位置と図３に示される位置との間で移動しても、常に第１ロッド部９ａ外周面の開口が第２真空引きポート２４と対向するように、ロッド９の長手方向に幅広に形成されている。
【００４４】
次に、上記のように構成されたエアベアリングシリンダ４及びシリンダシステムの作用を説明する。
エア供給源Ｐから供給される加圧エアは給気ポート１５を介して常時軸受け部材１４に供給され、同加圧エアは連通路１６を介して軸受け部材１３に供給されている。従って、軸受け部材１３，１４からロッド９へ向けて噴出される加圧エアの圧力により、ロッド９が軸受け部材１３，１４に対して非接触的に支承されている。軸受け部材１３から噴出された加圧エアは集気空間１７に集められた後、真空ポンプの作用により、第１真空引きポート１８、配管Ｌ２を外部に排出される。
【００４５】
図１に示されるように、電磁切換弁Ｂが配管Ｌ３を閉鎖している場合には、第１の推力ポート１９への制御エアの供給は遮断され、第２の推力ポート２０へのみ制御エアが供給される。この制御エアは段差部９ｃに作用し、ロッド９をシリンダブロック６に対し後退させる。
【００４６】
この状態で、例えば図２において治具５でチップＴを吸着保持したり、治具５でチップＴをリードフレームＦに押し付ける場合には、ロッド９を下動させる。すなわち、図３に示されるように、コントローラにより電磁切換弁Ｂを切換えて配管Ｌ３を開放すると、第１の推力ポート１９及び第２の推力ポート２０へそれぞれ同圧の制御エアが供給される。これにより、段差部９ｃにロッド９後退側への推力が作用するとともに、ロッド９の基端面の領域２１にロッド９前進側への推力が作用する。既述のとおり、領域２１の有効断面積は段差部９の有効断面積の２倍に設定されていることから、この場合、制御エアが段差部９ｃに作用してロッド９を後退させる場合と同じ推力でロッド９を前進させる。
【００４７】
以上のようにして、シリンダブロック６に対してロッド９を前進及び後退させることができ、例えば図２に示されるボンディング工程が電磁切換弁Ｂの切換という簡単な制御によって精度良く行われる。
【００４８】
次に、本第１実施形態において得られる効果を説明する。
（イ）第１の推力ポート１９から制御エアを供給すると、第１の圧力作用部としての領域２１にロッド９をシリンダブロック６に対し前進（下動）させる推力が発生し、ロッド９が前進する。一方、第２の推力ポート２０から制御エアを供給すると、第２の圧力作用部としての段差部９ｃにロッド９をシリンダブロック６に対し後退（上動）させる推力が発生し、ロッド９が後退する。従って、エアベアリングシリンダ４は、第１及び第２の両推力ポート１９，２０から供給される制御エアにより、ロッド９の前進及び後退が制御される。すなわち、エアベアリングシリンダ４を複動制御することができる。
【００４９】
（ロ）ロッド９に形成される段差部９ｃを利用して第２の圧力作用部が構成されているため、第２の圧力作用部を簡単に製作できる。しかも、第２の圧力作用部によってシリンダ全体が大型化することも防止されるため、小型化が要求されるエアベアリングシリンダ４に好適である。
【００５０】
（ハ）ロッド９の基端面の領域２１を第１の圧力作用部としているため、第１の圧力作用部のために特別の部品を設ける必要がなく、製作が簡単になる。しかも、第１の圧力作用部によってシリンダ全体が大型化することも防止されるため、小型化が要求されるエアベアリングシリンダ４に好適である。
【００５１】
（ニ）第１の圧力作用部としての領域２１の有効受圧面積を第２の圧力作用部としての段差部９ｃの有効受圧面積の２倍としている。そのため、第１の推力ポート１９及び第２の推力ポート２０から同圧の制御エアを供給した場合におけるロッド９前進側への推力と、この状態で第１の推力ポート１９からの制御エアの供給を停止させた場合におけるロッド９後退側への推力とが同一となる。これにより、第１の推力ポート１９と第２の推力ポート２０とに供給される制御エアを同圧としてロッド９の進退いずれの方向への制御も同一視することが可能となる。従って、エアベアリングシリンダ４の制御が極めて簡単なものとなる。
【００５２】
（ホ）上記（ニ）の効果に関連して、シリンダシステムとしては、第１の推力ポート１９と第２の推力ポート２０とに同圧の制御エアを供給しかつ第１の推力ポート１９への制御エアの供給を停止可能とすればよいことから、第１の推力ポート１９に連通する配管Ｌ３に電磁切換弁Ｂを設けるとともに、両推力ポート１９，２０に共通の電空レギュレータＲ２を設ければよく、システム全体を簡単なものとすることができる。これはシステム全体のコスト低減や省スペース化にも寄与する。
【００５３】
（ヘ）ロッド９を非接触的に支承すべく加圧エアを噴出する軸受け部材１３，１４を多数の微細な孔を有する多孔質体により形成しているため、加圧エアは軸受け部材１３，１４の内周面からロッド９に向けムラなく均等に噴出される。従って、ロッド９と軸受け部材１３，１４とのクリアランスが小さくても、ロッド９が軸受け部材１３，１４と摺接する可能性が低いとともに、ロッド９の偏心を抑えることができる。
【００５４】
（ト）軸受け部材１３，１４を離間した２位置に設けているが、それらを連通する連通路１６を設けていることから、ロッド９を非接触的に支承するための真空引きポート１５を一つ設けるだけでよい。その結果、必要なポート数を低減させることができ、配管を簡素化し得る。
【００５５】
（チ）シリンダ室７内に設けたゴムクッション１１，１２によりロッド９のストロークエンドにおいて衝撃を吸収することができ、ロッド９のストロークエンド到達時にチップＴ等の対象物を傷める可能性が低くなる。
【００５６】
（リ）全てのポート１５，１８，１９，２０，２４がシリンダブロック６の一側面に集中して配置されているため、エアベアリングシリンダ４に対して集中配管を行うことができて配管作業が容易になるとともに、配管が輻輳することを防止することができ、更には省スペース化をも図ることができる。
【００５７】
（ヌ）第１の推力ポート１９と第２の推力ポート２０とのシリンダ室７への開口部を軸受け部材１４を挟んで離間した位置に配置している。そのため、第１の推力ポート１９からの制御エアが段差部９ｃ側に作用したり、第２の推力ポート２０からの制御エアが領域２１側に作用する可能性が低くなり、ロッド９の複動制御における圧力制御の精度を向上させることができる。
【００５８】
［第２実施形態］
次に、本発明を具体化した第２実施形態を図４に基づいて説明する。なお、第１実施形態と同一の構成については同一番号を付しその説明を省略し、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５９】
第１実施形態ではシリンダ室７は互いに径の異なる第１シリンダ室７ａと第２シリンダ室７ｂとにより構成されているが、第２実施形態ではシリンダ室７は長手方向に同一径で構成されている。又、第１実施形態ではロッド９の基端側にストッパ１０が形成されていたが、第２実施形態ではストッパ１０は省略されている。更に、第１実施形態では第２シリンダ室７ｂの内壁面下部にゴムクッション１２が固定されていたが、これに代えて第２実施形態ではシリンダ室７の内壁面下部に緩衝部材としての円環状のゴムクッション３０が固定されている。
【００６０】
そして、ロッド９は、その基端面がゴムクッション１０に当接する位置と、段差部９ｃがゴムクッション３０に当接する位置との間で長手方向に移動可能となっている。
【００６１】
従って、第２実施形態によれば、第１実施形態の上記効果（イ）〜（ヌ）と同様の効果が得られる。なお、上記効果（チ）においては第２実施形態ではゴムクッション１２に代わるゴムクッション３０の効果である。
【００６２】
加えて、シリンダ室７が同一径に形成されていることと、ロッド９に形成されるストッパ１０が省略されていることで、第１実施形態のエアベアリングシリンダ４に比べ製作が簡単となり、製品コストも低減される効果がある。
【００６３】
［第３実施形態］
次に、本発明を具体化した第３実施形態を図５に基づいて説明する。なお、第１実施形態と同一の構成については同一番号を付しその説明を省略し、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６４】
第３実施形態は、第１実施形態の構成において、ロッド９における第２ロッド部９ｂの先端側に、同第２ロッド部９ｂよりも小径の第３ロッド部４０が形成されている。第２ロッド部９ｂと第３ロッド部４０との間には段差部４１が形成され、この段差部４１によりロッド９をシリンダブロック６に対し後退させる推力をもたらす第３の圧力作用部が構成されている。シリンダブロック６の一側面にはロッド挿通孔８の軸受け部材１３及び集気空間１７よりも下方に開口する第３の推力ポート４２が形成されている。
【００６５】
第３の推力ポート４２には配管Ｌ７の一端が接続され、配管Ｌ７の他端は配管Ｌ５のレギュレータＲ１よりも下流側かつ電空レギュレータＲ２よりも上流側に接続されている。配管Ｌ７には圧力制御弁としての電空レギュレータＲ３が接続され、前記電空レギュレータＲ２から出力される制御エアとは異なる圧力の制御エアを供給するようになっている。電空レギュレータＲ３から供給される制御エアの圧力は段差部４１に作用し、ロッド９及びそれと一体移動する部材（ここでは治具５）の自重分を解消する大きさの推力をロッド９にもたらす。すなわち、段差部４１の有効受圧面積と電空レギュレータＲ３からの制御エアの圧力とを乗算した推力が、ロッド９及びそれと一体移動する部材（ここでは治具５）の自重による下方への力と等しくなるように設定されている。なお、段差部４１の有効受圧面積は第２ロッド部９ｂの断面積から第３ロッド部４０の断面積を減算した値である。
【００６６】
従って、第３実施形態によれば、第１実施形態の上記効果（イ）〜（ヌ）と同様の効果が得られる。なお、上記効果（リ）においては第３実施形態では更に第３の推力ポート４２も集中配置されており、配管が輻輳することを防止できる効果が一層顕著なものとなる。
【００６７】
加えて、第３の推力ポート４２から供給される制御エアが第３の圧力作用部としての段差部４１に作用することによって、ロッド９及びそれと一体移動する部材（ここでは治具５）の自重分が解消される。従って、この状態ではロッド９及びそれと一体移動する部材（ここでは治具５）の自重分を考慮せずに、第１及び第２の両推力ポート１９，２０から供給される制御エアの圧力制御を行うことができ、エアベアリングシリンダ４の制御が容易になるとともに、高精度の圧力制御を達成し得る。
【００６８】
又、第３の圧力作用部を、ロッド９に形成された段差部４１で構成したため、ロッド９及びそれと一体移動する部材（ここでは治具５）の自重分を解消するための設計変更が簡単であるとともに装置の大型化を回避し得る。
【００６９】
このように第３実施形態によれば、第１及び第２の両推力ポート１９，２０とは別に設けられた第３の推力ポート４２から制御エアを供給することにより、ロッド９及びそれと一体移動する部材（ここでは治具５）の自重分を解消することができるため、第３実施形態の如くロッド９先端を下方に向けて使用するエアベアリングシリンダ４において有用である。
【００７０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、例えば次のような別の形態に変更することが可能である。
◎ロッド９の先端側が下方に指向されるようにエアベアリングシリンダ４を配置したが、ロッド９はそれ以外の方向に指向されていてもよい。例えば、第１実施形態及び第２実施形態においてロッド９が水平方向に指向されるようにエアベアリングシリンダ４が配置されている場合には、ロッド９等の自重を殆ど考慮することなく高精度に位置制御及び圧力制御を行うことができる。又、第３実施形態においてはロッド９の先端側が下方に指向されるように配置されている場合に最適であるが、この第３実施形態においても電空レギュレータＲ３の設定圧を変更して第３の推力ポート４２をロッド９等の自重解消以外の目的で使用したり、管路Ｌ７を閉鎖することにより、ロッド９の先端側が下方に指向されるもの以外に適用可能である。
【００７１】
◎軸受け部材１３，１４の材質として多孔質材料を例示したが、この多孔質材料としては、焼結アルミニウム，焼結銅，焼結ステンレス等の金属材料からなるもの、焼結カーボン、焼結セラミックス、又は焼結三ふっ化樹脂，焼結四ふっ化樹脂，焼結ナイロン樹脂，焼結ポリアセタール樹脂等の合成樹脂材料からなるもの等を用いてもよい。又、軸受け部材１３，１４を多孔質材料で製作することが好ましいが、複数の貫通孔を有する軸受け部材で構成することも可能である。
【００７２】
◎２箇所に軸受け部材１３，１４を設けたものについて例示したが、一方の軸受け部材１３又は１４のみを用い、他方の軸受け部材１４又は１３を省略して実施してもよい。
【００７３】
◎エアベアリングシリンダ４をボンディング装置のボンディングヘッド１における押圧機構として利用した形態について説明したが、例えばシリコンウェハの洗浄機等の他の半導体製造プロセスに用いられる装置に適用しても良く、又、半導体製造プロセスと無関係の他の装置に適用しても良い。
【００７４】
◎緩衝部材としてゴムクッション１１，１２，３０を用いたが、ゴム以外の材料からなる板材で構成してもよい。この場合、衝撃を緩和し得る性質を有する材料であれば、一般的に知られている各種の合成樹脂（例えばフッ素系樹脂など）からなる板材を使用することが可能である。
【００７５】
◎ゴムクッション１１，１２，３０等の緩衝部材は、ロッド９のストロークエンドのうち一方のみに設けたり、両方とも省略して実施することもできる。この場合、エアベアリングシリンダ４の小型化や構成の簡略化をより一層促進させることができる。
【００７６】
◎治具５に形成される貫通孔２３や第２真空引きポート２４をそれぞれ一つ形成したものを例示したが、それらを複数形成することも可能である。
◎チップＴ等の被吸着物を吸着するために治具５には真空引きされる貫通孔２３を形成したが、治具５の貫通孔２３の開口部に多孔質体を介在させて、多孔質体の表面（下面）をチップＴの吸着面としてもよい。この場合、チップＴに対し局部的な真空引き作用が発生することを防止でき、チップＴの保護を図ることができる。
【００７７】
◎ロッド９の基端面の領域２１の有効受圧面積とロッド９の段差部９ｃの有効受圧面積との比率を２：１に設定したものを例示したが、有効受圧面積の比率は必要に応じてそれ以外の設定、例えば３：１等としてもよい。この場合、共通の配管Ｌ５に接続した電空レギュレータＲ２を省略し、各配管Ｌ３，Ｌ４にそれぞれ専用の電空レギュレータを接続することにより、ロッド９の前進時の推力と後進時の推力とを適宜調節することができる。
【００７８】
◎ロッド９の基端面の領域２１の有効受圧面積とロッド９の段差部９ｃの有効受圧面積との比率を２：１に設定したものを例示したが、逆に１：２に設定するようなことも可能である。この場合、ロッド９の基端側を小径とし、電磁切換弁Ｂを配管Ｌ４に接続すればよい。
【００７９】
◎第１真空引きポート１８及び第２真空引きポート２４にそれぞれ接続される配管Ｌ２，Ｌ６を共通の配管に接続して真空ポンプを共通化してもよい。この場合、シリンダシステムを一層簡略化し得る。
【００８０】
◎シリンダブロック６内に通路を形成して第１真空引きポート１８と第２真空引きポート２４とを共通の一つのポートとして実施してもよい。この場合、ポート数の減少及び配管数の減少により、配管接続作業が一層簡略化されるとともに配管が輻輳するのを一層防止することができる。
【００８１】
ここで、前述した各実施形態によって把握される技術的思想をその効果とともに以下に列挙する。なお、括弧内の部材等の記載は実施形態において対応する構成を示している。
（１）シリンダブロックにはロッドの往復動範囲を所定範囲に規制する規制手段（第１，３実施形態のストッパ１０、第２実施形態の第１ロッド部９ａ）を設け、そのストロークエンドに緩衝部材（ゴムクッション１１，１２，３０）を設けた。この手段によれば、ロッドのストロークエンドにおいて衝撃を吸収することができる。
【００８２】
（２）第１の推力ポート及び第２の推力ポートをシリンダブロックの一側面に集中して配置した。又、請求項１において、第１及び第２の各推力ポート並びに軸受け部材に加圧エアを供給するための給気ポートをシリンダブロックの一側面に集中して配置した。更に、請求項２において、第３の推力ポートをも同じくシリンダブロックの一側面に集中して配置した。これらの各手段によれば、シリンダブロックに接続される各ポートがシリンダブロックの一側面に集中して配置されているため、エアベアリングシリンダに対して集中配管を行うことができて配管作業が容易になるとともに、配管が輻輳することを防止することができ、更には省スペース化をも図ることができる。
【００８３】
（３）第１の推力ポートと第２の推力ポートとのシリンダ室への開口部を、軸受け部材を挟んで離間した位置に配置した。この手段によれば、第１の推力ポートからの制御エアが第２の圧力作用部に作用したり、第２の推力ポートからの制御エアが第１の圧力作用部に作用する可能性が低くなり、ロッドの複動制御における圧力制御の精度を向上させることができる。
【００８４】
（４）ロッド先端に治具（治具５）を設けるとともに、治具及びロッドにはシリンダブロックに形成された真空引きポート（真空引きポート２４）を介して真空引きされる通路（通路２２及び貫通孔２３）を形成し、その真空引きによって治具に被吸着物（チップＴ）を吸着保持可能とし、ロッド先端を下方へ指向させることによりボンディング装置における押圧機構として機能させた。この手段によれば、ボンディング装置の押圧機構として、少なくとも複動制御を行うことができる。
【００８６】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１に記載の発明によれば、複動制御可能なエアベアリングシリンダを得ることができる。
【００８７】
請求項１及び請求項２に記載の発明によれば、複動制御可能なエアベアリングシリンダにおいて、ロッド及びロッドと一体移動する部材の自重分を無視することができるため、エアベアリングシリンダの制御を容易かつ高精度に行うことができる。特に、ロッド先端を下方に向けて使用するエアベアリングシリンダに好適である。
【００８８】
請求項３及び請求項４に記載の発明によれば、複動制御可能なエアベアリングシリンダの製作を簡単なものとすることができ、しかもエアベアリングシリンダの小型化に寄与することができる。
【００８９】
請求項５に記載の発明によれば、複動制御可能なエアベアリングシリンダの制御を極めて簡単なものとすることができる。
請求項６に記載の発明によれば、複動制御可能なエアベアリングシリンダにおけるシリンダシステム全体を簡単なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のエアベアリングシリンダを示す断面図。
【図２】ボンディングヘッドによるボンディング工程の概略斜視図。
【図３】第１実施形態のエアベアリングシリンダを示す断面図。
【図４】第２実施形態のエアベアリングシリンダを示す断面図。
【図５】第３実施形態のエアベアリングシリンダを示す断面図。
【図６】従来のエアベアリングシリンダを示す断面図。
【符号の説明】
４…エアベアリングシリンダ、６…シリンダブロック、７…シリンダ室、８…ロッド挿通孔、９…ロッド、９ａ…第１ロッド部、９ｂ…第２ロッド部、９ｃ…第２の圧力作用部としての段差部、１３，１４…軸受け部材、１９…第１の推力ポート、２０…第２の推力ポート、２１…第１の圧力作用部としての領域、４１…第３の圧力作用部としての段差部、４２…第３の推力ポート、Ｂ…切換弁としての電磁切換弁、Ｌ３…第１の流路としての配管、Ｌ４…第２の流路としての配管、Ｌ５…第３の流路としての配管、Ｒ２…圧力制御弁としての電空レギュレータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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