特許 7321492 ワイヤボンディング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-28

(45)【発行日】2023-08-07

(54)【発明の名称】ワイヤボンディング装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/60 20060101AFI20230731BHJP

【ＦＩ】

H01L21/60 301G

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019012842

(22)【出願日】2019-01-29

(65)【公開番号】P2019134163

(43)【公開日】2019-08-08

【審査請求日】2022-01-07

(31)【優先権主張番号】P 2018013317

(32)【優先日】2018-01-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】519294332

【氏名又は名称】株式会社新川

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100170818

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 秀輝

(72)【発明者】

【氏名】内田 洋平

【審査官】平野 崇

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１４１０２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０７－００３２００（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０８－１８６１４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

キャピラリを着脱可能に保持するキャピラリ保持部と、
前記キャピラリ保持部に保持された前記キャピラリがボンディングツールのキャピラリ保持孔に挿入されるように、所定の方向に沿って前記キャピラリを保持した前記キャピラリ保持部を移動させるアクチュエータと、
前記キャピラリ保持部と前記ボンディングツールとの間に配置されて、前記キャピラリ保持部の移動に伴って、前記キャピラリを前記キャピラリ保持孔に導くキャピラリ案内部と、を備え、
前記キャピラリ保持部は、前記アクチュエータに固定されるキャピラリベース部と、前記キャピラリベース部に対する前記キャピラリの位置を相対的に変位可能に保持する可撓部と、を有し、
前記可撓部は、
前記キャピラリベース部に一端部が固定された弾性部と、
前記弾性部の他端部に設けられ、前記キャピラリを拘束する拘束部と、を有する、ワイヤボンディング装置。

【請求項2】

前記アクチュエータは、
ベース部と、
前記ベース部上に配置されて、前記キャピラリ保持部が取り付けられて、前記キャピラリ保持部を移動させる移動体と、を有し、
前記キャピラリ案内部は、前記ベース部に固定される、請求項１に記載のワイヤボンディング装置。

【請求項3】

前記拘束部は、前記キャピラリのテーパ面と線接触する、請求項２に記載のワイヤボンディング装置。

【請求項4】

前記拘束部は、トーラス状のオーリングであり、
前記弾性部は、コイルバネである、請求項２又は３に記載のワイヤボンディング装置。

【請求項5】

前記キャピラリ保持部は、
前記拘束部としての上端開口縁と、前記弾性部としての本体部と、を含むチューブと、
前記チューブの下端を閉鎖するキャップと、
前記キャップに下端が閉鎖され、前記チューブを収容する筒状のパイプと、を有し、
前記パイプは、前記チューブよりも剛性が高く、
前記パイプの内周面と前記チューブの外周面との間には、隙間が設けられる、
請求項２に記載のワイヤボンディング装置。

【請求項6】

キャピラリを着脱可能に保持するキャピラリ保持部と、
前記キャピラリ保持部に保持された前記キャピラリがボンディングツールのキャピラリ保持孔に挿入されるように、所定の方向に沿って前記キャピラリを保持した前記キャピラリ保持部を移動させるアクチュエータと、
前記キャピラリ保持部と前記ボンディングツールとの間に配置されて、前記キャピラリ保持部の移動に伴って、前記キャピラリを前記キャピラリ保持孔に導くキャピラリ案内部と、を備え、
前記キャピラリ案内部には、前記キャピラリを前記キャピラリ保持孔に案内するガイド孔が設けられ、
前記キャピラリ案内部は、前記ガイド孔に挿入された前記キャピラリに対して、前記ガイド孔の軸線と交差する方向に向かう力を提供する付勢部材を有する、ワイヤボンディング装置。

【請求項7】

前記ガイド孔は、前記キャピラリの挿入方向に沿って並ぶ第１孔部と、第２孔部と、を含み、
前記第１孔部は、前記挿入方向に向かって直径が小さくなるテーパ孔であり、
前記第２孔部は、前記キャピラリ保持孔と同軸に配置されて、前記キャピラリ保持孔の軸線に沿うように前記キャピラリを案内する、請求項６に記載のワイヤボンディング装置。

【請求項8】

前記キャピラリ案内部は、前記第１孔部が形成されたテーパ部と、前記第２孔部が形成された案内部と、を含み、
前記付勢部材は、前記案内部に設けられている、請求項７に記載のワイヤボンディング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワイヤボンディング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、ワイヤボンディング装置を開示する。ワイヤボンディング装置は、ボンディングツールであるキャピラリを有する。ワイヤボンディング装置は、当該キャピラリを用いてワイヤに対して熱あるいは超音波振動などを付与することにより、電極にワイヤを接続する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－６７３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電子機器の製造工場では、大量の電子機器を製造するために複数の製造装置を稼働させる。製造装置の数が増えると、生産数を増加させ得る。その一方で、製造装置は、種々のメンテナンス作業を要する。そうすると、製造装置の数だけメンテナンス作業を要することとなる。従って、生産数の増加と、メンテナンス作業の負荷とは、相反する関係にある。そこで、メンテナンス作業を作業者の手によらずに自動的に行うことができれば、メンテナンス作業の負荷を低減することが可能である。

【0005】

ワイヤボンディング装置は、上記のメンテナンス作業のひとつとしてのキャピラリ交換作業を有する。そこで、当該技術分野においては、キャピラリの交換作業の自動化、具体的には、使用済みのキャピラリを取り外した状態において、新規なキャピラリをワイヤボンディング装置に取り付ける作業の自動化が望まれていた。

【0006】

上記の背景に鑑み、本発明は、新規なキャピラリをワイヤボンディング装置に取り付ける作業の自動化が可能なワイヤボンディング装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一形態に係るワイヤボンディング装置は、キャピラリを着脱可能に保持するキャピラリ保持部と、キャピラリ保持部に保持されたキャピラリがボンディングツールのキャピラリ保持孔に挿入されるように、所定の方向に沿ってキャピラリを保持したキャピラリ保持部を移動させるアクチュエータと、キャピラリ保持部とボンディングツールとの間に配置されて、キャピラリ保持部の移動に伴って、キャピラリをキャピラリ保持孔に導くキャピラリ案内部と、を備え、キャピラリ保持部は、アクチュエータに固定されるキャピラリベース部と、キャピラリベース部に対するキャピラリの位置を相対的に変位可能に保持する可撓部と、を有する。

【0008】

このワイヤボンディング装置は、キャピラリ保持部に保持されたキャピラリが、キャピラリ案内部に導かれながらキャピラリ保持孔に挿入される。従って、キャピラリ保持孔に対してキャピラリがずれていても、キャピラリ案内部によってずれが修正される。さらに、キャピラリ保持部は、アクチュエータに固定されたキャピラリベース部に対して、可撓部がキャピラリの位置を相対的に変位可能に保持する。その結果、キャピラリ保持孔に対するキャピラリのずれに加えて、キャピラリ保持孔に対してキャピラリ案内部がずれている場合にも、キャピラリをキャピラリ案内部及びキャピラリ保持孔に倣うように、キャピラリの姿勢を変化させながら挿入することができる。従って、作業者の手によらず、新規なキャピラリをワイヤボンディング装置に自動的に取り付けることができる。

【0009】

一形態に係るワイヤボンディング装置において、アクチュエータは、ベース部と、ベース部上に配置されて、キャピラリ保持部が取り付けられて、キャピラリ保持部を移動させる移動体と、を有し、キャピラリ案内部は、ベース部に固定されてもよい。この構成によれば、アクチュエータによって移動されるキャピラリ保持部とキャピラリ案内部との相対的な位置関係を容易に維持することができる。従って、キャピラリ案内部によって確実にキャピラリをボンディングツールに取り付けることができる。

【0010】

一形態に係るワイヤボンディング装置において、可撓部は、キャピラリベース部に一端部が固定された弾性部と、弾性部の他端部に設けられ、キャピラリを拘束する拘束部と、を有してもよい。この構成によれば、キャピラリベース部を基礎として弾性部が弾性変形することが可能である。そして、弾性部の他端部には、拘束部が設けられており、当該拘束部はキャピラリを拘束する。従って、キャピラリベース部に対するキャピラリの相対的位置は、弾性部によって変位することができる。従って、より確実にキャピラリをボンディングツールに取り付けることができる。

【0011】

一形態に係るワイヤボンディング装置において、拘束部は、キャピラリのテーパ面と線接触してもよい。この構成によれば、拘束部は、保持するキャピラリの傾きを許容することが可能である。従って、キャピラリの姿勢がより柔軟に変位し得るので、さらに確実にキャピラリをボンディングツールに取り付けることができる。

【0012】

一形態に係るワイヤボンディング装置において、拘束部は、トーラス状のオーリングであり、弾性部は、コイルバネであってもよい。この構成によれば、簡易な構成によってキャピラリ保持部を構成することができる。

【0013】

一形態に係るワイヤボンディング装置において、キャピラリ保持部は、拘束部としての上端開口縁と、弾性部としての本体部と、を含むチューブと、チューブの下端を閉鎖するキャップと、キャップに下端が閉鎖され、チューブを収容する筒状のパイプと、を有し、パイプは、チューブよりも剛性が高く、パイプの内周面とチューブの外周面との間には、隙間が設けられてもよい。この構成によれば、チューブによりキャピラリの姿勢を変位することが可能である。さらに、チューブの外側にパイプが存在するので、パイプによってキャピラリの変位を許容範囲に収めることができる。従って、確実にキャピラリをボンディングツールに取り付けることができる。

【0014】

別の形態に係るボンディング装置は、キャピラリを着脱可能に保持するキャピラリ保持部と、キャピラリ保持部に保持されたキャピラリがボンディングツールのキャピラリ保持孔に挿入されるように、所定の方向に沿ってキャピラリを保持したキャピラリ保持部を移動させるアクチュエータと、キャピラリ保持部とボンディングツールとの間に配置されて、キャピラリ保持部の移動に伴って、キャピラリをキャピラリ保持孔に導くキャピラリ案内部と、を備え、キャピラリ案内部には、キャピラリをキャピラリ保持孔に案内するガイド孔が設けられ、キャピラリ案内部は、ガイド孔に挿入されたキャピラリに対して、ガイド孔の軸線と交差する方向に向かう力を提供する付勢部材を有する。

【0015】

この構成によれば、キャピラリは、付勢部材によってキャピラリ案内部の壁面に押圧されながら、所定の方向に向かって案内される。その結果、キャピラリは、傾くことなく、安定した状態で移動することができるので、さらに確実にキャピラリをボンディングツールのキャピラリ保持孔へ導くことができる。

【0016】

別の形態に係るボンディング装置において、ガイド孔は、キャピラリの挿入方向に沿って並ぶ第１孔部と、第２孔部と、を含み、第１孔部は、挿入方向に向かって直径が小さくなるテーパ孔であり、第２孔部は、キャピラリ保持孔と同軸に配置されて、キャピラリ保持孔の軸線に沿うようにキャピラリを案内してもよい。この構成によれば、キャピラリをキャピラリ保持孔へより確実に案内することができる。

【0017】

別の形態に係るボンディング装置において、キャピラリ案内部は、第１孔部が形成されたテーパ部と、第２孔部が形成された案内部と、を含み、付勢部材は、案内部に設けられていてもよい。この構成によれば、キャピラリをキャピラリ保持孔へより確実に案内することができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、新規なキャピラリをワイヤボンディング装置に取り付ける作業の自動化が可能なワイヤボンディング装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、実施形態に係るワイヤボンディング装置を示す斜視図である。

【図2】図２は、図１に示すワイヤボンディング装置が有するキャピラリ交換部を拡大して示す斜視図である。

【図3】図３は、キャピラリ保持部の一部を断面視して示す斜視図である。

【図4】図４は、キャピラリ保持部の動作を説明する図である。

【図5】図５は、キャピラリ案内部の一部を断面視して示す斜視図である。

【図6】図６は、キャピラリ保持部及びキャピラリ案内部によって奏されるキャピラリのガイド機能を示す図である。

【図7】図７は、キャピラリ保持部及びキャピラリ案内部によって奏されるキャピラリの別のガイド機能を示す図である。

【図8】図８は、図２に示すキャピラリ交換部が有するアクチュエータの要部を示す平面図である。

【図9】図９は、アクチュエータの動作原理を説明する図である。

【図10】図１０は、アクチュエータの具体的な制御を説明する図である。

【図11】図１１は、アクチュエータの具体的な制御を説明する図である。

【図12】図１２は、キャピラリ交換部の主要な動作を示す図である。

【図13】図１３は、図１２に続くキャピラリ交換部の主要な動作を示す図である。

【図14】図１４は、図１３に続くキャピラリ交換部の主要な動作を示す図である。

【図15】図１５は、図１４に続くキャピラリ交換部の主要な動作を示す図である。

【図16】図１６は、変形例に係るキャピラリ保持部の断面を示す斜視図である。

【図17】図１７は、別の変形例に係るキャピラリ案内部を示す斜視図である。

【図18】図１８は、図１７に示すキャピラリ案内部の正面図である。

【図19】図１９は、図１７に示すキャピラリ案内部の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0021】

図１に示すワイヤボンディング装置１は、例えば、プリント基板などの電極と、当該プリント基板に設けられた半導体素子の電極と、を細径の金属ワイヤを用いて電気的に接続する。ワイヤボンディング装置１は、ワイヤに対して熱、超音波又は圧力を提供してワイヤを電極に接続する。ワイヤボンディング装置１は、ベース２と、上記接続作業のためのボンディング部３と、被処理部品であるプリント基板などをボンディングエリアに搬送する搬送部４と、を有する。

【0022】

ボンディング部３は、ボンディングツール６を含み、ボンディングツール６の先端には、超音波ホーン７が設けられる。この超音波ホーン７の先端には、ワイヤに対して熱、超音波又は圧力を提供するためのキャピラリ８が着脱可能に設けられる。

【0023】

以下の説明において、超音波ホーン７が伸びる方向をＸ軸とし、搬送部４によってプリント基板が搬送される方向をＹ軸（第２方向）とし、キャピラリ８がボンディング動作を行う際に移動する方向（Ｚ軸の方向、第１方向）をＺ軸とする。

【0024】

キャピラリ８は、定期的に交換を要する部品である。そこで、ワイヤボンディング装置１は、作業者による操作を介することなく、キャピラリ８を自動的に交換するキャピラリ交換部９を有する。

【0025】

キャピラリ交換部９は、超音波ホーン７に取り付けられたキャピラリ８を回収するとともに、超音波ホーン７に対してキャピラリ８を装着する。つまり、キャピラリ８の交換作業とは、キャピラリ８を回収する作業と、キャピラリ８を装着する作業と、を含む。このキャピラリ８の交換作業は、予め設定された条件を満たした場合に、自動的に実施される。例えば、当該条件は、ボンディング作業の回数としてもよい。すなわち、所定回数のボンディング作業を実施するごとに、キャピラリ８を交換する作業を行うものとしてよい。

【0026】

図２に示すように、キャピラリ交換部９は、主要な構成要素として、キャピラリ保持部１１と、キャピラリ案内部１２と、アクチュエータ１３と、を有する。また、付加的な構成要素として、着脱治具１５及び着脱治具１５を駆動する治具駆動部２０を有する。

【0027】

＜キャピラリ保持部＞
キャピラリ保持部１１は、キャピラリ８を保持する。キャピラリ保持部１１は、ホルダ１４を介してアクチュエータ１３に取り付けられる。キャピラリ保持部１１は、Ｚ軸の方向に延びる円柱状を呈する。キャピラリ保持部１１の下端は、ホルダ１４に保持されている。キャピラリ保持部１１の上端には、キャピラリ８が着脱可能に刺し込まれる。

【0028】

図３に示すように、キャピラリ保持部１１は、主要な構成要素として、上ソケット１６と、コイルバネ１７（弾性部）と、下ソケット１８（キャピラリベース部）と、オーリング１９（拘束部）と、を有する。上ソケット１６、コイルバネ１７及び下ソケット１８は、共通する軸線上に配置される。具体的には、上から順に上ソケット１６、コイルバネ１７及び下ソケット１８の順に配置される。

【0029】

上ソケット１６は、略円筒状を呈し、上端面１６ａから下端面１６ｂに至る貫通孔１６ｈを有する。上ソケット１６は、キャピラリ８のテーパ面８ａを保持するので、貫通孔１６ｈの内径は、キャピラリ８のテーパ面８ａの外径に対応する。例えば、貫通孔１６ｈの内径は、キャピラリ本体８ｂの外径より小さい。また、貫通孔１６ｈの上端面１６ａ側には、オーリング１９のための座繰り部１６ｃが設けられる。座繰り部１６ｃは、オーリング１９を収容可能な寸法を有する。つまり、座繰り部１６ｃは、その深さがオーリング１９の高さと同程度であり、その内径がオーリング１９の外径と同程度である。

【0030】

オーリング１９は、いわゆるトーラス状の形状を呈する。オーリング１９は、キャピラリ８のテーパ面８ａと直接に接触する。つまり、キャピラリ保持部１１において、オーリング１９がキャピラリ８を保持している。この保持は、オーリング１９の表面に形成される粘着層によってなされる。オーリング１９の内径は、貫通孔１６ｈの内径と略同程度とされ、キャピラリ８のテーパ面８ａが差し込まれる。

【0031】

さらに、上ソケット１６は、外周面に設けられた段差１６ｄを有するので、上端面１６ａ側と下端面１６ｂ側とで外径の大きさが異なる。具体的には、下端面１６ｂ側の外径が上端面１６ａ側の外径よりわずかに小さい。この下端面１６ｂ側の細径部１６ｅには、コイルバネ１７がはめ込まれる。

【0032】

下ソケット１８は、略円筒状を呈する。下ソケット１８は、その上端面１８ａが上ソケット１６の下端面１６ｂと対面する。下ソケット１８は、上ソケット１６と同様の外形形状を有する。つまり、下ソケット１８もその外周面には、段差１８ｄが設けられる。下ソケット１８は、上ソケット１６とは逆に、上端面１８ａ側が細径部１８ｅとされる。この上端面１８ａ側の細径部１８ｅにも、コイルバネ１７がはめ込まれる。下ソケット１８の下端面１８ｂ側の太径部１８ｆは、ホルダ１４によって挟持されている。

【0033】

コイルバネ１７は、圧縮バネである。コイルバネ１７は、その上端側が上ソケット１６の細径部１６ｅにはめ込まれ、その下端側が下ソケット１８の細径部１８ｅに差し込まれる。これら上ソケット１６とコイルバネ１７とは、可撓部１０を構成する。従って、上ソケット１６と下ソケット１８とは、コイルバネ１７によって連結されている。そして、コイルバネ１７は、軸線１７Ａの方向及び軸線１７Ａと交差する方向に弾性を有する。その結果、上ソケット１６は、下ソケット１８に対する相対的な位置を変更することができる。

【0034】

上記の構成を有するキャピラリ保持部１１は、図４に示す保持態様を有する。図４の（ａ）部は、初期態様におけるキャピラリ保持部１１を示す。図４の（ｂ）部は、第１の変形態様におけるキャピラリ保持部１１を示す。図４の（ｃ）部は、第２の変形態様におけるキャピラリ保持部１１を示す。

【0035】

図４の（ａ）部に示すように、第１の保持態様に係るキャピラリ保持部１１は、上ソケット１６及び下ソケット１８の軸線１６Ａ、１８Ａが重複している。さらに、キャピラリ８の軸線８Ａも当該軸線１６Ａ、１８Ａに重複する。

【0036】

図４の（ｂ）部に示すように、第２の保持態様に係るキャピラリ保持部１１は、上ソケット１６、及び下ソケット１８の軸線１６Ａ、１８Ａが重複しない。具体的には、ホルダ１４に保持されており、その位置が維持される下ソケット１８に対して、上ソケット１６がＸ軸及びＹ軸の方向に移動する。この状態にあっては、上ソケット１６の軸線１６Ａは、下ソケット１８の軸線１８Ａに対して平行である。

【0037】

図４の（ｃ）部に示すように、第３の変形態様に係るキャピラリ保持部１１は、上ソケット１６及び下ソケット１８の軸線１６Ａ、１８Ａが重複している。つまり、これらの構成は、第１の保持態様と同じである。一方、キャピラリ８の軸線８Ａは、上ソケット１６の軸線１６Ａに対して傾いている。オーリング１９は、トーラスの形状を有するので、キャピラリ８のテーパ面８ａが刺し込まれる内周面は、曲面である。例えば、Ｚ軸に平行な断面におけるオーリング１９の断面形状は、円形である。そうすると、オーリング１９にテーパ面８ａが刺し込まれた状態を断面視すると、オーリング１９とテーパ面８ａとは、２つの接触部Ｃ１、Ｃ２で接触する。つまり、オーリング１９とキャピラリ８とは、環状の接触線ＣＬ（図３参照）において接触する線接触である。である。このような接触状態によれば、オーリング１９の軸線１９Ａに対してキャピラリ８の傾きが許容される。

【0038】

＜キャピラリ案内部＞
再び図２に示すように、キャピラリ案内部１２は、超音波ホーン７の孔７ｈ（キャピラリ保持孔）にキャピラリ８を挿入するときにキャピラリ８を案内する。キャピラリ案内部１２は、アクチュエータ１３に設けられる。従って、キャピラリ案内部１２は、アクチュエータ１３を構成する部品との相対的な位置関係は保存される。キャピラリ案内部１２は、アクチュエータ１３から超音波ホーン７に向けて伸びる片持ち梁状を呈する。

【0039】

図５は、キャピラリ案内部１２の主要部分を断面視した斜視図である。図５に示すように、キャピラリ案内部１２は、その自由端部に設けられたガイド孔１２ｈを有する。ガイド孔１２ｈは、キャピラリ８のキャピラリ本体８ｂを受け入れて、超音波ホーン７の孔７ｈへキャピラリ８を導く。ガイド孔１２ｈは、キャピラリ案内部１２の上面１２ａから下面１２ｂに至る貫通孔である。なお、ガイド孔１２ｈは、キャピラリ案内部１２の前端面１２ｃにも開口している。つまり、ガイド孔１２ｈは、下面１２ｂ及び前端面１２ｃからキャピラリ８を受け入れることができる。

【0040】

ガイド孔１２ｈは、テーパ孔部１２ｔと、平行孔部１２ｐと、を含む。テーパ孔部１２ｔは、その下端が下面１２ｂに開口する。平行孔部１２ｐは、その上端が上面１２ａに開口する。下面１２ｂにおけるテーパ孔部１２ｔの内径は、上面１２ａにおける平行孔部１２ｐの内径よりも大きい。この内径は、キャピラリ８の上端における外径よりも大きい。つまり、ガイド孔１２ｈは、下面１２ｂから上面１２ａに向かって次第に内径が小さくなり、テーパ孔部１２ｔと平行孔部１２ｐとが連結された位置において内径の最小値をとる。この内径は、キャピラリ８の上端における外径と略同じである。そして、平行孔部１２ｐでは、その内径は一定である。

【0041】

図６は、キャピラリ案内部１２によってキャピラリ８が案内される様子を示す。図６の（ａ）部に示す状態では、超音波ホーン７の孔７ｈの軸線７Ａと、キャピラリ案内部１２のガイド孔１２ｈの軸線１２Ａとは重複する。一方、キャピラリ保持部１１に保持されたキャピラリ８は、その軸線８Ａが、軸線７Ａ、１２Ａに対してＸ軸の方向に平行にずれている。

【0042】

図６の（ａ）部に示す状態から、キャピラリ保持部１１をＺ軸の方向に移動させる。そうすると、図６の（ｂ）部に示すように、まず、キャピラリ８の上端がテーパ孔部１２ｔの壁面に接触する。さらにキャピラリ保持部１１を上に移動させると、キャピラリ８は、壁面に沿って移動する。この移動は、上向き（Ｚ軸方向）の成分に加えて、水平方向（Ｘ軸方向）の成分も含む。キャピラリ保持部１１は、コイルバネ１７によって上ソケット１６が下ソケット１８に対して移動することができる。つまり、下ソケット１８を上方向に移動させると、上ソケット１６は、上方向に移動しながら、コイルバネ１７によって水平方向へも移動する。

【0043】

この移動によれば、キャピラリ８の軸線８Ａが孔７ｈの軸線７Ａに次第に近づく。そして、キャピラリ８の上端が平行孔部１２ｐに達すると、キャピラリ８の軸線８Ａは孔７ｈの軸線７Ａに重複する。従って、キャピラリ８が超音波ホーン７の孔７ｈに刺し込まれる。

【0044】

図６の（ａ）部に示す例は、超音波ホーン７とキャピラリ案内部１２との位置関係が理想的な状態である。一方、図７の（ａ）部に示す例は、キャピラリ案内部１２の軸線１２Ａに対して、超音波ホーン７の孔７ｈの軸線７Ａが傾いている。

【0045】

このような状態において、キャピラリ８を刺し込む動作を説明する。図７の（ｂ）部に示すように、孔７ｈの軸線７Ａに対してキャピラリ８の軸線８Ａが相対的に傾いている。従って、キャピラリ８の上端が孔７ｈの壁面に接触するので、キャピラリ８を孔７ｈにそれ以上刺し込むことができない。さらに孔７ｈに対してキャピラリ８を刺し込むためには、孔７ｈの軸線７Ａに対してキャピラリ８の軸線８Ａを平行にし、且つ、軸線７Ａに軸線８Ａを重複させることが必要である。

【0046】

上述したように、キャピラリ保持部１１は、上ソケット１６が下ソケット１８に対してずれることが可能であり、さらに、キャピラリ８は上ソケット１６の軸線１６Ａに対して傾くことが可能である。これらの作用によれば、図７の（ｃ）部に示すように、キャピラリ保持部１１を上昇させるにつれて、キャピラリ８の軸線８Ａは、孔７ｈの軸線７Ａに次第に近づいていき、最終的に孔７ｈに刺し込むことができる。つまり、キャピラリ保持部１１がキャピラリ８を柔軟に保持しているので、キャピラリ８とキャピラリ案内部１２とのずれ、及び、キャピラリ８と超音波ホーン７の孔７ｈとのずれを吸収することができる。従って、キャピラリ保持部１１とキャピラリ案内部１２とによれば、キャピラリ８を確実に装着することができる。

【0047】

＜アクチュエータ＞
アクチュエータ１３は、交換対象となるキャピラリ８や新規なキャピラリ８を移動させると共に、キャピラリ８を所定の位置及び姿勢において保持する。アクチュエータ１３は、所定の並進軸（Ｚ軸）の方向に沿う往復移動が可能である。本実施形態において、並進軸は、鉛直方向（Ｚ軸）に沿う。従って、アクチュエータ１３は、鉛直方向に沿ってキャピラリ８を上下動させる。さらに、アクチュエータ１３は、回転軸（Ｘ軸）のまわりにおける回転が可能である。本実施形態において、回転軸は鉛直方向（Ｚ軸）と直交する。つまり、回転軸は水平方向（Ｘ軸）に沿う。従って、アクチュエータ１３は、水平方向のまわりにキャピラリ８を回転させる。

【0048】

アクチュエータ１３は、アクチュエータベース２１（ベース部）と、一対のリニアモータ２２Ａ、２２Ｂ（第１力発生部、第２力発生部）と、リニアガイド２４と、キャリッジ２６（移動体）と、制御装置２７（制御部、図１等参照）と、を有する。

【0049】

アクチュエータベース２１は、平板状を呈し、主面２１ａを有する。主面２１ａの法線方向は、水平方向（Ｘ軸の方向）に沿う。主面２１ａ上には、リニアモータ２２Ａ、２２Ｂ、リニアガイド２４及びキャリッジ２６が配置される。

【0050】

リニアモータ２２Ａは、キャリッジ２６を移動させる。リニアモータ２２Ａは、いわゆるインパクト駆動方式を原理とする超音波モータである。リニアモータ２２Ａは、駆動軸２８Ａと、超音波素子２９Ａ（超音波発生部）と、を有する。駆動軸２８Ａは、金属製の丸棒であり、その軸線がアクチュエータベース２１の主面２１ａに対して平行であるように配置される。この駆動軸２８Ａに沿ってキャリッジ２６が移動するので、駆動軸２８Ａの長さは、キャリッジ２６の移動範囲を決定する。駆動軸２８Ａの下端は、超音波素子２９Ａに固定される。駆動軸２８Ａの上端は、アクチュエータベース２１の主面２１ａから突出するガイド３１により支持される。駆動軸２８Ａの上端は、当該ガイド３１に対して固定されてもよいし、固定されずに接触するだけでもよい。つまり、駆動軸２８Ａは、下端が固定端であり、上端が固定端又は自由端である。

【0051】

超音波素子２９Ａは、駆動軸２８Ａに対して超音波振動を提供する。具体的には、超音波振動が提供された駆動軸２８Ａは、Ｚ軸の沿って僅かに往復動する。超音波素子２９Ａは、例えば、圧電素子であるピエゾ素子を採用してよい。ピエゾ素子は、加えられた電圧に応じて変形する。従って、ピエゾ素子は、高周波電圧を与えられると、その周波数と電圧の大きさに応じて変形を繰り返し、超音波振動を生じる。超音波素子２９Ａは、アクチュエータベース２１から突出するガイド３２に固定される。

【0052】

超音波素子２９Ａには、制御装置２７が電気的に接続され、制御装置２７が発生する駆動電圧を受ける。制御装置２７は、超音波素子２９Ａに提供する交流電圧の周波数と振幅とを制御する。

【0053】

リニアモータ２２Ｂは、その単体の構成がリニアモータ２２Ａと同じである。リニアモータ２２Ｂは、Ｚ軸に交差するＹ軸の方向へ離間して配置される。つまり、リニアモータ２２Ｂの駆動軸２８Ｂは、リニアモータ２２Ａの駆動軸２８Ａに対して平行である。また、リニアモータ２２Ｂの上端は、リニアモータ２２Ａの上端と同じ高さに配置される。同様に、リニアモータ２２Ｂの下端は、リニアモータ２２Ａの下端と同じ高さに配置される。

【0054】

キャリッジ２６は、リニアモータ２２Ａ、２２Ｂによって並進及び回転する移動体である。キャリッジ２６は、円盤状を呈し、リニアモータ２２Ａ、２２Ｂの間に掛け渡されている。アクチュエータベース２１とキャリッジ２６との間には、キャリッジ２６をＺ軸の方向に導くリニアガイド２４が設けられる。キャリッジ２６は、このリニアガイド２４によって、Ｚ軸の方向に案内される。なお、リニアガイド２４は、キャリッジ２６の移動方向を規制するものであり、Ｚ軸の方向への駆動力を生じるものではない。

【0055】

キャリッジ２６は、前円盤３３と、与圧円盤３４と、後円盤３６と、を有する。これらの円盤は、互いに同じ外径を有し、共通する軸線に沿って積層される。前円盤３３と与圧円盤３４との間には、軸体３７が挟み込まれる。この軸体３７の外径は、前円盤３３及び与圧円盤３４の外径よりも小さい。従って、前円盤３３の外周部と与圧円盤３４の外周部の間には、隙間が形成される。同様に、後円盤３６と与圧円盤３４との間にも、軸体３８が挟み込まれる。この軸体３７の外径も、後円盤３６及び与圧円盤３４の外径よりも小さい。従って、後円盤３６の外周部と与圧円盤３４の外周部の間にも、隙間が形成される。

【0056】

後円盤３６は、リニアガイド２４のテーブル２４ａに連結される。ここで、後円盤３６は、テーブル２４ａに対して回転可能に連結される。一方、後円盤３６に対して、与圧円盤３４及び前円盤３３は機械的に固定されるので、後円盤３６に対して与圧円盤３４及び前円盤３３が回転することはない。従って、前円盤３３、与圧円盤３４及び後円盤３６を含むキャリッジ２６の全体が、リニアガイド２４のテーブル２４ａに対して回転可能である。

【0057】

図８に示すように、与圧円盤３４と後円盤３６との隙間Ｇ１には、駆動軸２８Ａ、２８Ｂが挟み込まれる。具体的には、一対の駆動軸２８Ａ、２８Ｂは、キャリッジ２６の重心を挟むように配置される。さらには、駆動軸２８Ａ、２８Ｂは、与圧円盤３４の裏面３４ｂと後円盤３６の主面３６ａとに接触する。なお、駆動軸２８Ａ、２８Ｂは、軸体３８の外周面３８ａには接触しない。つまり、隙間Ｇ１は、与圧円盤３４及び後円盤３６の外径よりも小さく、軸体３８の外径よりも大きい。また、軸体３８の外径と後円盤３６の外径との差分は、駆動軸２８Ａ、２８Ｂの外径よりも大きい。同様に、軸体３７の外径と与圧円盤３４の外径との差分は、駆動軸２８Ａ、２８Ｂの外径よりも大きい。

【0058】

ここで、隙間Ｇ１の間隔は、駆動軸２８Ａ、２８Ｂの外径よりも僅かに小さい。前円盤３３と与圧円盤３４との間には隙間Ｇ２が形成されているので、与圧円盤３４と後円盤３６との間に駆動軸２８Ａ、２８Ｂを配置したときに与圧円盤３４が前円盤３３側に僅かにたわむ。このたわみは、駆動軸２８Ａ、２８Ｂを後円盤３６に押圧する力を発生する。

【0059】

以下、図９を参照しつつ、アクチュエータ１３の動作原理について説明する。図９の（ａ）部、（ｂ）部及び（ｃ）部は、アクチュエータ１３の動作原理を説明する図である。説明の便宜上、図９では、一方のリニアモータ２２Ａとキャリッジ２６とを示し、他方のリニアモータ２２Ｂ等の図示を省略する。

【0060】

図９の（ａ）部は、キャリッジ２６の位置を保持する態様を示す。上述したように、キャリッジ２６は、与圧円盤３４と後円盤３６との間に駆動軸２８Ａが挟み込まれ、当該挟み込みによる与圧によってキャリッジ２６の位置が維持される。より詳細には、キャリッジ２６は、与圧を垂直抗力とする摩擦抵抗力によってその位置が維持される。このとき、制御装置２７は、超音波素子２９Ａに対して電圧を提供しない（電圧値ゼロ、電圧Ｅ１参照）。あるいは、制御装置２７は、所定の電圧値を有する直流電流を超音波素子２９Ａに提供してもよい。

【0061】

キャリッジ２６が駆動軸２８Ａとの間の摩擦抵抗力によってその位置を維持することは上述したとおりである。ここで、駆動軸２８Ａを移動させるとき、キャリッジ２６が駆動軸２８Ａに伴って移動する態様と、キャリッジ２６が駆動軸２８Ａに伴わず、その慣性によって位置を維持し続ける態様と、が生じ得る。これらの態様は、駆動軸２８Ａを移動させる速度、すなわち超音波振動の周波数によりいずれの態様となるかを決定できる。例えば、比較的低い周波数（１５ｋＨｚ～３０ｋＨｚ）であるとき、キャリッジ２６は、駆動軸２８Ａに伴って移動する。例えば、比較的高い周波数（１００ｋＨｚ～１５０ｋＨｚ）であるとき、キャリッジ２６は、駆動軸２８Ａに伴わず位置を維持する。

【0062】

例えば、図９の（ｂ）部に示すように、駆動軸２８Ａを上方向（正方向）へ移動させるときに、キャリッジ２６も駆動軸２８Ａの移動に伴わせる。つまり、駆動軸２８Ａとキャリッジ２６との相対な位置関係は変化しない。そして、駆動軸２８Ａを下方向（負方向）へ移動させるときに、キャリッジ２６を駆動軸２８Ａの下方への移動に伴わせない。つまり、駆動軸２８Ａとキャリッジ２６との相対な位置関係は変化する。これらの動作を繰り返すと、キャリッジ２６は、次第に上方へ移動する。つまり、駆動軸２８Ａを上方向へ移動させる電圧（電圧Ｅ２における符号Ｅ２ａ）の周期を、駆動軸２８Ａを下方向へ移動させる電圧の周期（電圧Ｅ２における符号Ｅ２ｂ）よりも長くすることにより、キャリッジ２６を上方へ移動させることができる。

【0063】

逆に、図９の（ｃ）部に示すように、駆動軸２８Ａを下方向へ移動させるときに、キャリッジ２６も駆動軸２８Ａの移動に伴わせる。つまり、駆動軸２８Ａとキャリッジ２６との相対な位置関係は変化しない。そして、駆動軸２８Ａを上方向へ移動させるときに、キャリッジ２６を駆動軸２８Ａの上方への移動に伴わせない。つまり、駆動軸２８Ａとキャリッジ２６との相対な位置関係は変化する。これらの動作を繰り返すと、キャリッジ２６は、次第に下方へ移動する。つまり、駆動軸２８Ａを上方向へ移動させる電圧（電圧Ｅ３における符号Ｅ３ａ）の周期を、駆動軸２８Ａを下方向へ移動させる電圧の周期（電圧Ｅ３における符号Ｅ３ｂ）よりも短くすることにより、キャリッジ２６を下方へ移動させることができる。

【0064】

なお、キャリッジ２６を下方向へ移動させる場合には、上記制御の他に、駆動軸２８Ａの上下動の両方にキャリッジ２６が追従しないようにしてもよい。つまり、見かけ上、キャリッジ２６と駆動軸２８Ａとの間に摩擦抵抗力がキャリッジ２６に作用する重力よりも小さくなり、キャリッジ２６が落下するように見える。この態様では、キャリッジ２６を下方向に移動させる力として、キャリッジ２６に作用する重力を利用する。

【0065】

次に、図１０及び図１１を参照しつつ、アクチュエータ１３の具体的な動作について説明する。

【0066】

図１０の（ａ）部は、キャリッジ２６の位置を維持する動作を示す。上述したように、キャリッジ２６の位置を維持する場合には、制御装置２７は、それぞれの超音波素子２９Ａ、２９Ｂに一定の電圧（図１０の（ａ）部における電圧Ｅ４、Ｅ５参照）を提供する。

【0067】

図１０の（ｂ）部は、キャリッジ２６を上方向へ移動させる動作を示す。このとき、制御装置２７は、一方の超音波素子２９Ａに、駆動軸２８Ａを上方向へ移動させる電圧の周期を、駆動軸２８Ａを下方向へ移動させる電圧の周期よりも長くした交流電圧（図１０の（ｂ）部における電圧Ｅ６参照）を提供する。同様に、制御装置２７は、他方の超音波素子２９Ｂにも、駆動軸２８Ｂを上方向へ移動させる電圧の周期を、駆動軸２８Ｂを下方向へ移動させる電圧の周期よりも長くした交流電圧（図１０の（ｂ）部における電圧Ｅ７参照）を提供する。つまり、制御装置２７は、両方の超音波素子２９Ａ、２６Ｂに同じ交流電圧を提供する。そして、制御装置２７は、一方の駆動軸２８Ａを上方向に移動させるタイミングと、他方の駆動軸２８Ｂを上方向に移動させるタイミングと、を一致させる。つまり、制御装置２７は、一方の超音波素子２９Ａに提供する電圧の位相と、他方の超音波素子２９Ａに提供する電圧の位相と、を互いに同位相の関係とする。そうすると、一方の駆動軸２８Ａが与圧円盤３４及び後円盤３６に押圧される接触部Ｐ１と、他方の駆動軸２８Ｂが与圧円盤３４及び後円盤３６に押圧される接触部Ｐ２と、は、同じ距離だけ上方に移動していく。その結果、接触部Ｐ１、Ｐ２は、平行状態を保ったまま、上方に移動する。つまり、キャリッジ２６は、重心のまわりに回転することなく、上方向に並進する。

【0068】

図１０の（ｃ）部は、キャリッジ２６を下方向へ移動させる動作を示す。このとき、制御装置２７は、一方の超音波素子２９Ａに、駆動軸２８Ａを上方向へ移動させる電圧の周期を、駆動軸２８Ａを下方向へ移動させる電圧の周期よりも短くした交流電圧（図１０の（ｃ）部における電圧Ｅ８参照）を提供する。同様に、制御装置２７は、他方の超音波素子２９Ｂにも、駆動軸２８Ｂを上方向へ移動させる電圧の周期を、駆動軸２８Ｂを下方向へ移動させる電圧の周期よりも短くした交流電圧（図１０の（ｃ）部における電圧Ｅ９参照）を提供する。そうすると、一方の駆動軸２８Ａが与圧円盤３４及び後円盤３６に押圧される接触部Ｐ１と、他方の駆動軸２８Ｂが与圧円盤３４及び後円盤３６に押圧される接触部Ｐ２と、は、同じ距離だけ下方に移動していく。その結果、接触部Ｐ１、Ｐ２は、平行状態を保ったまま、上方に移動する。つまり、キャリッジ２６は、重心のまわりに回転することなく、上方向に並進する。

【0069】

上記の制御によれば、キャリッジ２６を下方に移動させるときには、キャリッジ２６と駆動軸２８Ａ、２８Ｂとの間には摩擦抵抗力が作用しており、それぞれの相対的な位置は変わらない。従って、キャリッジ２６が重心のまわりに回転することもない。その結果、例えば、キャリッジ２６に保持されたキャピラリ８の姿勢に起因してキャリッジ２６を回転させるようなトルクが生じている場合であっても、キャリッジ２６の回転を抑制しつつ、キャリッジ２６を下方向に移動させることができる。

【0070】

なお、キャリッジ２６を上方向及び下方向へ移動させる並進にあっては、リニアモータ２２Ａは、１個で実現することもできる。実施形態に係るアクチュエータ１３は、２個のリニアモータ２２Ａ、２２Ｂを有するので、１個のリニアモータ２２Ａを有する構成よりも推進力を高めることができる。

【0071】

図１１の（ａ）部は、キャリッジ２６を時計方向に回転させる動作を示す。このとき、制御装置２７は、一方の超音波素子２９Ａに、駆動軸２８Ａを上方向へ移動させる電圧の周期を、駆動軸２８Ａを下方向へ移動させる電圧の周期よりも短くした交流電圧（図１１の（ａ）部における電圧Ｅ１０参照）を提供する。一方、制御装置２７は、他方の超音波素子２９Ｂには、駆動軸２８Ｂを上方向へ移動させる電圧の周期を、駆動軸２８Ｂを下方向へ移動させる電圧の周期よりも長くした交流電圧（図１１の（ａ）部における電圧Ｅ１１参照）を提供する。つまり、制御装置２７は、超音波素子２９Ａに提供する電圧と、超音波素子２９Ｂに提供する電圧と、を互いに異ならせる。そして、制御装置２７は、一方の駆動軸２８Ａを上方向に移動させるタイミングと、他方の駆動軸２８Ｂを下方向に移動させるタイミングと、を一致させる。つまり、制御装置２７は、一方の超音波素子２９Ａに提供する電圧の位相と、他方の超音波素子２９Ｂに提供する電圧の位相と、を互いに逆位相の関係とする。そうすると、一方の駆動軸２８Ａが与圧円盤３４及び後円盤３６に押圧される接触部Ｐ１が下方向に移動し、他方の駆動軸２８Ｂが与圧円盤３４及び後円盤３６に押圧される接触部Ｐ２が上方向へ移動する。つまり、接触部Ｐ１、Ｐ２は、互いに逆方向へ移動する。これらの移動量が一致するならば、接触部Ｐ１、Ｐ２は、Ｚ軸の方向における位置を保ったまま、時計方向に回転する。

【0072】

図１１の（ｂ）部は、キャリッジ２６を反時計方向に回転させる動作を示す。このとき、制御装置２７は、一方の超音波素子２９Ａに、駆動軸２８Ａを上方向へ移動させる電圧の周期を、駆動軸２８Ａを下方向へ移動させる電圧の周期よりも長くした交流電圧（図１１の（ｂ）部における電圧Ｅ１２参照）を提供する。一方、制御装置２７は、他方の超音波素子２９Ｂには、駆動軸２８Ｂを上方向へ移動させる電圧の周期を、駆動軸２８Ｂを下方向へ移動させる電圧の周期よりも短くした交流電圧（図１１の（ｂ）部における電圧Ｅ１３参照）を提供する。そうすると、一方の駆動軸２８Ａが与圧円盤３４及び後円盤３６に押圧される接触部Ｐ１が上方向に移動し、他方の駆動軸２８Ｂが与圧円盤３４及び後円盤３６に押圧される接触部Ｐ２が下方向へ移動する。つまり、接触部Ｐ１、Ｐ２は、互いに逆方向へ移動する。これらの移動量が一致するならば、接触部Ｐ１、Ｐ２は、Ｚ軸の方向における位置を保ったまま、反時計方向に回転する。

【0073】

＜交換動作＞
続いて、上記のキャピラリ交換部９によって行われるキャピラリ交換動作について説明する。

【0074】

図１２の（ａ）部は、超音波ホーン７に取り付けられたキャピラリ８Ｕを交換する直前の状態を示す。キャピラリ交換部９は、上記のキャピラリ保持部１１、キャピラリ案内部１２及びアクチュエータ１３に加えて、付加的な構成要素としてキャピラリストッカ３９と、キャピラリ回収部４１と、を有する。キャピラリストッカ３９は、交換用のキャピラリ８Ｎを複数収容する。また、キャピラリ回収部４１は、使用済みのキャピラリ８Ｕを収容する。

【0075】

図１２の（ａ）部に示された状態は、例えば、超音波ホーン７に取り付けられたキャピラリ８Ｕによってワイヤボンディング作業が行われている状態である。従って、キャピラリ交換部９は、当該ワイヤボンディング作業を妨げない位置に退避してもよい。

【0076】

図１２の（ｂ）部は、交換動作における第１ステップの状態を示す。まず、キャピラリ交換部９は、制御装置２７によってキャリッジ２６を時計方向に回転させる。この回転は、図１１の（ａ）部に示した動作に対応する。この回転によって、ワイヤボンディング作業を妨げない位置に退避していたキャピラリ保持部１１がキャピラリ８Ｕの下方に位置する。

【0077】

図１３の（ａ）部は、交換動作における第２ステップの状態を示す。キャピラリ交換部９は、制御装置２７によってキャリッジ２６を上方に移動させる。この移動は、図１０の（ｂ）部に示した動作に対応する。この移動によって、キャピラリ保持部１１は、超音波ホーン７に取り付けられたキャピラリ８Ｕを保持する。

【0078】

図１３の（ｂ）部は、交換動作における第３ステップの状態を示す。キャピラリ交換部９は、制御装置２７によってキャリッジ２６を下方に移動させる。この移動は、図１０の（ｃ）部に示した動作に対応する。この移動によって、キャピラリ保持部１１に保持されたキャピラリ８Ｕが超音波ホーン７から取り外される。

【0079】

図１４の（ａ）部は、交換動作における第４ステップの状態を示す。キャピラリ交換部９は、制御装置２７によってキャリッジ２６を時計方向に回転させる。この移動は、図１１の（ａ）部に示した動作に対応する。この移動によって、キャピラリ保持部１１に保持されたキャピラリ８Ｕがキャピラリ回収部４１に搬送され、使用済みのキャピラリ８Ｕとして回収される。

【0080】

図１４の（ｂ）部は、交換動作における第５ステップの状態を示す。キャピラリ交換部９は、制御装置２７によってキャリッジ２６を反時計方向に回転させる。この移動は、図１１の（ｂ）部に示した動作に対応する。この移動によって、キャピラリ保持部１１は、交換用の新規なキャピラリ８Ｎを保持する。

【0081】

図１５の（ａ）部は、交換動作における第６ステップの状態を示す。キャピラリ交換部９は、制御装置２７によってキャリッジ２６を時計方向に回転させる。この移動は、図１１の（ａ）部に示した動作に対応する。この移動によって、キャピラリ保持部１１に保持された新規なキャピラリ８Ｎは、超音波ホーン７の孔７ｈの下方に位置する。

【0082】

図１５の（ｂ）部は、交換動作における第７ステップの状態を示す。キャピラリ交換部９は、制御装置２７によってキャリッジ２６を上方に移動させる。この移動は、図１０の（ｂ）部に示した動作に対応する。この移動によって、キャピラリ保持部１１に保持された新規なキャピラリ８Ｎは、超音波ホーン７の孔７ｈに刺し込まれる。この刺し込みにおいては、図６及び図７に示されたキャピラリ保持部１１及びキャピラリ案内部１２の作用によって、キャピラリ８Ｎとキャピラリ案内部１２とのずれ、及び、キャピラリ８Ｎと超音波ホーン７の孔７ｈとのずれが解消されるので、確実に装着することができる。

【0083】

以下、実施形態に係るアクチュエータ１３及びワイヤボンディング装置１の作用効果について説明する。

【0084】

アクチュエータ１３は、一対のリニアモータ２２Ａ、２２Ｂを備えており、それぞれのリニアモータ２２Ａ、２２Ｂにおいて生じさせる力は、制御装置２７によって制御される。この構成によれば、一対のリニアモータ２２Ａ、２２Ｂにおいて生じさせる力の向きを一致させることにより、キャリッジ２６を並進させることが可能になる。さらに、リニアモータ２２Ａ、２２Ｂにおいて生じさせる力の向きを互いに逆向きにすることにより、キャリッジ２６には重心まわりのトルクが生じる。その結果、キャリッジ２６を、その重心まわりに回転させることが可能になる。その結果、アクチュエータ１３は、並進及び回転という複数の動作が可能である。

【0085】

つまり、本実施形態に係るアクチュエータ１３は、並進と回転とを行うことが可能であるが、並進のためのだけの駆動機構及び回転のためだけの駆動機構と、をそれぞれ準備する必要がない。従って、並進用駆動機構及び回転用駆動機構のそれぞれを準備する構成に比べて、アクチュエータ１３の大きさを小型化することができる。

【0086】

ワイヤボンディング装置１は、アクチュエータ１３を備えたキャピラリ交換部９を備える。このアクチュエータ１３は、並進と回転との二つの動作を行い得る。従って、ワイヤボンディング装置１にキャピラリ８の交換機能を付与しつつ、キャピラリ交換部９の大型化を抑制することが可能である。従って、ワイヤボンディング装置１の高機能化と小型化とを両立することができる。

【0087】

さらに、ワイヤボンディング装置１は、キャピラリ保持部１１に保持されたキャピラリ８が、キャピラリ案内部１２に導かれながら孔７ｈに挿入される。従って、孔７ｈに対してキャピラリ８がずれていても、キャピラリ案内部１２によってずれが修正される。さらに、キャピラリ保持部１１は、アクチュエータ１３に固定された下ソケット１８に対して、上ソケット１６及びコイルバネ１７を含む可撓部１０がキャピラリ８の位置を相対的に変位可能に保持する。その結果、孔７ｈに対するキャピラリ８のずれに加えて、孔７ｈに対してキャピラリ案内部１２がずれている場合にも、キャピラリ８をキャピラリ案内部１２及び孔７ｈに倣うように、キャピラリ８の姿勢を変化させながら挿入することができる。従って、作業者の手によらず、新規なキャピラリ８をワイヤボンディング装置１に自動的に取り付けることができる。

【0088】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施してよい。

【0089】

＜変形例１＞
実施形態では、第１及び第２力発生部として、慣性の法則を利用したインパクト駆動方式を原理とする超音波駆動モータを例示した。しかし、第１及び第２力発生部は、この構成に限定されず、所定方向に沿う力を発生し得るものであれば第１及び第２力発生部として採用してもよい。例えば、第１及び第２力発生部として、ボールねじを利用したリニアガイドを採用してもよい。

【0090】

＜変形例２＞
キャピラリ保持部は、キャピラリ８の姿勢を柔軟に変更し得る態様で保持できればよい。従って、上記キャピラリ保持部の構成に限定されず、図１６に示す変形例に係るキャピラリ保持部１１Ａを採用してもよい。

【0091】

キャピラリ保持部１１Ａは、主要な構成要素として、金属製のパイプ４２と、シリコーン樹脂製のチューブ４３と、キャップ４４と、を有する。パイプ４２は、筒状を呈し、その内部にチューブ４３を収容する。パイプ４２の一端及びチューブ４３の一端は、キャップ４４によって閉鎖される。このキャップ４４は、ホルダ１４によって保持される。チューブ４３の上端４３ａ（上端開口縁）は、パイプ４２の上端４２ａと略一致する。また、チューブ４３の外径は、パイプ４２の内径よりも小さい。つまり、チューブ４３の外周面とパイプ４２の内周面との間には、僅かな隙間が形成される。そして、チューブ４３の上端４３ａにおいて、キャピラリ８のテーパ面８ａが保持される。

【0092】

このキャピラリ保持部１１Ａによれば、チューブ４３が所定の可撓性を有する。従って、チューブ４３の外周面とパイプ４２の内周面との間に形成された隙間の分だけ、キャピラリ保持部１１Ａはキャピラリ８の姿勢変更を許容できる。具体的には、パイプ４２の軸線４２Ａと交差する方向への偏心及び傾きを許容できる。

【0093】

ここで、チューブ４３のみの場合、キャピラリ８の姿勢によってはチューブ４３の剛性が不足するため、キャピラリ８を保持できない場合が生じ得る。しかし、チューブ４３の外側には、チューブ４３よりも剛性の高いパイプ４２が存在するので、チューブ４３の剛性が不足する場合であっても、パイプ４２によってキャピラリ８の変位を許容範囲に収めることができる。

【0094】

さらに、チューブ４３にキャピラリ８が差し込まれた状態では、当該上端４３ａの内周縁とテーパ面８ａとの接触状態は、線接触となる。従って、実施形態に係るキャピラリ保持部１１Ａと同様に、キャピラリ８を傾けて保持することもできる。

【0095】

＜変形例３＞
上記のキャピラリ案内部１２は、テーパ孔部１２ｔの壁面と、平行孔部１２ｐの壁面とにキャピラリ８を接触させながら、キャピラリ８を超音波ホーン７の孔７ｈに導く。テーパ孔部１２ｔ及び平行孔部１２ｐは、図１７に示すように、前端面１２ｃに開口部１２ｅを有する。この形状によれば、キャピラリ８を上方に移動させているとき、キャピラリ８は、前方（Ｘ軸方向）には支持されていないので、キャピラリ８が壁面１２Ｗ（図１９参照）に対して逆側に傾く可能性がある。そこで、変形例に係るキャピラリ案内部１２Ｓは、このキャピラリ８の傾きの発生を防止し、さらに確実にキャピラリ８を超音波ホーン７の孔７ｈへ挿入可能とするものである。

【0096】

図１７、図１８及び図１９に示すように、キャピラリ案内部１２Ｓは、キャピラリ８を孔７ｈに案内するガイド孔１２ｈを有する。ガイド孔１２ｈは、キャピラリ８の挿入方向（Ｚ軸方向）に沿って並ぶテーパ孔部１２ｔ（第１孔部）と、平行孔部１２ｐ（第２孔部）と、を含む。そして、キャピラリ案内部１２は、テーパ孔部１２ｔが形成されたテーパ部５１と、平行孔部１２ｐが形成された平行案内部５２と、を含む。

【0097】

このテーパ孔部１２ｔは、挿入方向（Ｚ軸方向）に向かって直径が小さくなる、すり鉢状のテーパ孔である。ここでいう挿入方向とは、下面１２ｂから上面１２ａに向かう方向をいう。また、平行孔部１２ｐは、孔７ｈと同軸に配置されて、平行孔部１２ｐの軸線１２Ａ（図１８、図１９参照）に沿うようにキャピラリ８を案内する。ここでいう「同軸」とは、平行孔部１２ｐの軸線１２Ａと、孔７ｈの軸線７Ａとが完全に一致（重複）していることに限定されない。「同軸」とは、平行孔部１２ｐから孔７ｈにキャピラリ８を挿入可能な軸線の位置関係を意味するものであり、平行孔部１２ｐから孔７ｈにキャピラリ８を挿入可能な構成における軸線同士のずれは許容される。

【0098】

そして、キャピラリ案内部１２Ｓは、一対のコイルばね５３を有する。コイルばね５３は、平行孔部１２ｐに挿入されたキャピラリ８に対して、軸線１２Ａと交差する方向（ＸＹ平面の面内方向）に向かう力を提供する。このコイルばね５３は、平行案内部５２に設けられている。具体的には、平行案内部５２に設けられた孔５２ｈに挿入されている。コイルばね５３は、平行案内部５２に位置するキャピラリ８を支持するものである。

【0099】

コイルばね５３は、その軸線Ｌ５３がＸＹ平面に対して平行となるように配置されている。また、コイルばね５３の軸線Ｌ５３は、軸線１２Ａに対してねじれの位置にある。キャピラリ８が当接可能な壁面１２Ｗの点Ｐ１２と、平行孔部１２ｐの軸線１２Ａと、コイルばね５３においてキャピラリ８と当接可能な点Ｐ５３と、は、平行孔部１２ｐの軸線１２Ａを通る径方向線１２Ｋ上に配置される。

【0100】

コイルばね５３は、外力が作用しない状態（以下「自然状態」という）において、その形状を維持できる弾性率を有する。具体的には、コイルばね５３は、その軸線Ｌ５３を水平方向と一致するように保持した場合に、鉛直方向に有意なたわみを生じない。そして、コイルばね５３は、軸線Ｌ５３と交差する方向に向かう外力が加わると、その外力と逆向きの反力を生じる。

【0101】

図１９に示すように、平行孔部１２ｐの壁面１２Ｗとコイルばね５３とに囲まれた領域Ｓにキャピラリ８が挿入される。コイルばね５３と壁面１２Ｗとの間の距離Ｍ１は、キャピラリ８の直径よりもわずかに小さい。そうすると、領域Ｓにキャピラリ８が挿入されると、キャピラリ８は、コイルばね５３を壁面１２Ｗと逆側（つまり、開口部１２ｅ側）に押圧（力Ｆ１）する。この力Ｆ１に対して、コイルばね５３は、反力Ｆ２を発生させる。この反力Ｆ２によって、キャピラリ８は、壁面１２Ｗに押し付けられる。

【0102】

従って、平行孔部１２ｐにおいて、キャピラリ８は、その外周面８ｔが壁面１２Ｗに接触する。つまり、キャピラリ８の外周面８ｔが壁面１２Ｗに接触した状態において、キャピラリ８は、軸線１２Ａの方向に摺動していく。その結果、キャピラリ８は、軸線１２Ａに対して傾くことなく、安定した状態で移動することができるので、さらに確実にキャピラリ８を超音波ホーン７の孔７ｈに導くことができる。

【0103】

なお、図１７、図１８、図１９等に示す付勢部材としてのコイルばね５３は、一例であり、付勢部材の構成は当該コイルばね５３に限定されない。付勢部材は平行孔部１２ｐの壁面１２Ｗに向けてキャピラリ８を押圧可能な構成であれば適宜採用してよい。

【符号の説明】

【0104】

１…ワイヤボンディング装置、２…ベース、３…ボンディング部、４…搬送部、６…ボンディングツール、７…超音波ホーン、７ｈ…孔、８…キャピラリ、８ａ…テーパ面、８ｂ…キャピラリ本体、９…キャピラリ交換部、１１…キャピラリ保持部、１２，１２Ｓ…キャピラリ案内部、１２ｈ…ガイド孔、１２ｔ…テーパ孔部、１２ｐ…平行孔部、１３…アクチュエータ、１４…ホルダ、１６…上ソケット、１６ｃ…座繰り部、１６ｄ…段差、１６ｅ…細径部、１６ｈ…貫通孔、１７…コイルバネ、１８…下ソケット、１８ｄ…段差、１８ｅ…細径部、１８ｆ…太径部、１９…オーリング、２１…アクチュエータベース（ベース部）、２２Ａ…リニアモータ（第１力発生部）、２２Ｂ…リニアモータ（第２力発生部）、２４…リニアガイド、２６…キャリッジ、２７…制御装置（制御部）、２８Ａ，２８Ｂ…駆動軸、２９Ａ，２９Ｂ…超音波素子、３１，３２…ガイド、３３…前円盤、３４…与圧円盤、３６…後円盤、３７，３８…軸体、３９…キャピラリストッカ、４１…キャピラリ回収部、Ｇ１，Ｇ２…隙間、Ｐ１，Ｐ２，Ｃ１，Ｃ２…接触部、５１…テーパ部、５２…平行案内部、５３…コイルばね。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】