JP6902304B2 - キャピラリ案内装置及びワイヤボンディング装置 - Google Patents

Description

本発明は、キャピラリ案内装置及びワイヤボンディング装置に関する。

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、キャピラリを用いてワイヤに対して熱又は超音波などを付与することにより、電極にワイヤを接続する。

特開２０１８−６７３１号公報

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、生産数が増加する。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。製造装置の数だけメンテナンス作業が発生する。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。

ワイヤボンディング装置は、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、自動的なキャピラリの交換作業を確実に行える技術が望まれている。

本発明は、自動的なキャピラリの交換作業を確実に行えるキャピラリ案内装置及びワイヤボンディング装置を提供することを目的とする。

本発明の一形態は、ボンディングツールの保持孔にキャピラリを案内するキャピラリ案内装置である。キャピラリ案内装置は、保持孔に保持されたキャピラリに接触可能な案内本体部と、保持孔の中心軸線に沿う第１方向と交差する第２方向に沿って案内本体部を移動させることにより、キャピラリに接触可能な位置に案内本体部を配置する駆動部と、を備える。駆動部は、案内本体部に連結される移動体と、第２方向に延び、移動体との間で摩擦抵抗力を発揮する駆動軸と、駆動軸の端部に固定されると共に、駆動軸に超音波を提供する超音波発生体と、を有する。

案内本体部は、ボンディングツールに保持されているキャピラリに接触することが可能である。この接触によれば、ボンディングツールに保持されているキャピラリの位置を案内本体部の位置として保存することができる。ここで、キャピラリに対して案内本体部を接触させるとき、駆動部は、超音波発生体が提供する超音波によって移動体を移動させることにより、案内本体部をキャピラリに近づける。そして、キャピラリに接触した案内本体部の位置は、移動体と駆動軸との間の摩擦抵抗力によって保持される。つまり、案内本体部をキャピラリに接触させた状態では、案内本体部がキャピラリを押圧する力は存在しない。その結果、キャピラリを取り外したときに、ボンディングツールに対する案内本体部の相対的な位置は、確実に維持される。つまり、この案内本体部によってキャピラリが案内されると、ボンディングツールの保持孔に対してキャピラリを確実に導くことができる。従って、自動的なキャピラリの交換作業を確実に行うことができる。

上記のキャピラリ案内装置の駆動部は、移動体に取り付けられると共に、第１方向及び第２方向のそれぞれに交差する第３方向に沿う振動を、移動体を介して案内本体部に提供する振動発生部をさらに有してもよい。この構成によれば、案内本体部をキャピラリに確実に接触させることができる。従って、キャピラリの位置を案内本体部の位置としてさらに良好に保存することができる。

上記のキャピラリ案内装置の案内本体部は、キャピラリの側面に接触可能な案内面と、案内面に連続するテーパ面と、を含んでもよい。案内本体部のボンディングツールと対面する主面は、案内面を構成する開口端を含んでもよい。主面に対して逆側の案内本体部の裏面は、テーパ面を構成する開口端を含んでもよい。これらの構成によれば、新しいキャピラリは、テーパ面側から提供される。その結果、キャピラリの外周面が案内面とずれている場合であっても、案内面に連続するテーパ面に沿ってキャピラリが移動することにより、キャピラリは案内面に導かれていく。従って、自動的なキャピラリの交換作業をさらに確実に行うことができる。

上記のキャピラリ案内装置は、案内本体部がボンディングツールと接触したことを検知する接触検知部をさらに備えてもよい。接触検知部は、ボンディングツールと案内本体部との間に電位差を生じさせる電圧提供部と、ボンディングツールと案内本体部と電圧提供部とにより形成される電気回路の状態に応じて、案内本体部がボンディングツールと接触したことを示す情報を得る情報取得部と、をさらに有してもよい。これらの構成によれば、ボンディングツールと案内本体部との接触を電気的に検出することができる。従って、ボンディングツールと案内本体部との間に作用する反力を極めて小さくすることができる。そうすると、ボンディングツールに対する案内本体部の相対的な位置を、さらに確実に維持することができる。

本発明の別の形態であるボンディング装置は、保持孔に対して着脱可能に保持されたキャピラリを有するボンディングツールと、保持孔に向けてキャピラリを案内部によって案内しながら、キャピラリを保持孔に取り付ける装着部と、を備える。案内部は、保持孔に保持されたキャピラリに接触可能な案内本体部と、保持孔の中心軸線に沿う第１方向と交差する第２方向に沿って案内本体部を移動させることにより、キャピラリに接触可能な位置に案内本体部を配置する駆動部と、を有する。駆動部は、案内本体部に連結される移動体と、第２方向に延び、移動体との間で摩擦抵抗力を発揮する駆動軸と、駆動軸の端部に固定されると共に、駆動軸に超音波を提供する超音波発生体と、を含む。このボンディング装置は、上記のキャピラリ案内装置と同様の構成である案内部を備えている。従って、ボンディング装置は、自動的なキャピラリの交換作業を確実に行うことができる。

本発明によれば、自動的なキャピラリの交換作業を確実に行えるキャピラリ案内装置及びワイヤボンディング装置が提供される。

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は、ワイヤボンディング装置が有するキャピラリ交換装置を拡大して示す斜視図である。 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は、キャピラリ保持部の動作を説明する図である。 図５は、キャピラリ交換装置が有するアクチュエータの要部を示す平面図である。 図６は、アクチュエータの動作原理を説明する図である。 図７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８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９は、キャピラリ案内装置の一部を断面視して示す斜視図である。 図１０は、キャピラリ案内装置の機能ブロック図である。 図１２は、キャピラリ交換装置の動作を示す図である。 図１２は、図１１に続くキャピラリ交換装置の動作を示す図である。 図１３は、図１２に続くキャピラリ交換装置の動作を示す図である。 図１４は、図１３に続くキャピラリ交換装置の動作を示す図である。 図１５は、図１４に続くキャピラリ交換装置の動作を示す図である。 図１６は、図１５に続くキャピラリ交換装置の動作を示す図である。 図１７は、キャピラリ保持部及びキャピラリ案内装置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１８は、キャピラリ保持部及びキャピラリ案内装置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１９は、図１６に続くキャピラリ交換装置の動作を示す図である。 図２０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。

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。

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を当該プリント基板に設けられた半導体素子の電極に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。

ボンディング部３は、ボンディングツール６を含む。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。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。

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（第２方向）とする。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３方向）とする。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（第１方向）をＺ軸とする。

キャピラリ８は、定期的な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装置９を有する。

キャピラリ交換装置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。さらに、キャピラリ交換装置９は、超音波ホーン７に対して新たなキャピラリ８を装着する。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。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。

図２に示すように、キャピラリ交換装置９は、主要な構成要素として、キャピラリ搬送装置１０（装着部）と、キャピラリ案内装置４０（案内部）と、を有する。キャピラリ交換装置９は、付加的な構成要素として、着脱治具６１と治具駆動部６２とを有する。治具駆動部６２は、着脱治具６１を駆動する。

＜キャピラリ搬送装置＞
キャピラリ搬送装置１０は、超音波ホーン７に取り付けられているキャピラリ８を取り外す。キャピラリ搬送装置１０は、超音波ホーン７に対してキャピラリ８を搬送する。キャピラリ搬送装置１０は、キャピラリ保持部１１と、アクチュエータ１２と、を有する。

＜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１２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が着脱可能に差し込まれる。

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と、下ソケット１８と、オーリング１９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。

上ソケット１６は、略円筒状を呈する。上ソケット１６は、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。従って、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。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。座繰り部１６ｃの深さは、オーリング１９の高さと同程度である。座繰り部１６ｃの内径は、オーリング１９の外径と同程度である。

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に対して直接に接触する。オーリング１９は、キャピラリ保持部１１においてキャピラリ８を保持する。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の内径と略同程度である。オーリング１９には、キャピラリ８のテーパ面８ａが差し込まれる。

上ソケット１６は、外周面に設けられた段差１６ｄを有する。従って、上端面１６ａの外径は、下端面１６ｂの外径と異なる。具体的には、下端面１６ｂの外径は、上端面１６ａの外径よりわずかに小さい。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。

下ソケット１８は、略円筒状を呈する。下ソケット１８の上端面１８ａは、上ソケット１６の下端面１６ｂと対面する。下ソケット１８の外形形状は、上ソケット１６の外形形状と同じである。下ソケット１８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側に細径部１８ｅが設けられる。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。

コイルバネ１７は、圧縮バネである。コイルバネ１７の上端側は、上ソケット１６の細径部１６ｅにはめ込まれる。コイルばね１７の下端側は、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１５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。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。

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。

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では、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。

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では、上ソケット１６の軸線１６Ａは、下ソケット１８の軸線１８Ａに対して重複しない。具体的には、下ソケット１８は、ホルダ１４に保持されており、その位置が維持されている。当該下ソケット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。

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では、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が差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。オーリング１９にテーパ面８ａが差し込まれた状態を断面視すると、オーリング１９は、は、２つの接触部Ｃ１、Ｃ２によってテーパ面８ａと接触する。オーリング１９は、キャピラリ８に対して環状の接触線ＣＬ（図３参照）において接触する線接触である。このような接触状態によれば、オーリング１９に対してキャピラリ８の傾きが許容される。

＜アクチュエータ＞
再び図２に示すように、アクチュエータ１２は、交換対象となるキャピラリ８及び新規なキャピラリ８を移動させる。さらに、アクチュエータ１２は、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１２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１２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１２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１２は、水平方向のまわりにキャピラリ８を回転させる。

アクチュエータ１２は、アクチュエータベース２１と、一対のリニアモータ２２Ａ、２２Ｂと、リニアガイド２４と、キャリッジ２６と、制御装置２７（図１参照）と、を有する。

アクチュエータベース２１は、平板状を呈する。アクチュエータベース２１は、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。

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と、を有する。駆動軸２８Ａは、金属製の丸棒である。駆動軸２８Ａの軸線は、アクチュエータベース２１の主面２１ａに対して平行である。駆動軸２８Ａに沿ってキャリッジ２６が移動する。従って、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の下端は、固定端である。駆動軸２８Ａの上端は固定端又は自由端である。

超音波素子２９Ａは、駆動軸２８Ａに対して超音波を提供する。具体的には、超音波が提供された駆動軸２８Ａは、Ｚ軸の沿って僅かに往復移動する。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、電圧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。

超音波素子２９Ａには、制御装置２７が電気的に接続される。超音波素子２９Ａは、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。

リニアモータ２２Ｂの構成は、リニアモータ２２Ａの構成と同じである。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。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。

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、円盤状を呈する。キャリッジ２６は、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、リニアガイド２４によって、Ｚ軸の方向に案内される。リニアガイド２４は、キャリッジ２６の移動方向を規制する。リニアガイド２４は、Ｚ軸の方向への駆動力を生じない。

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。軸体３７の外径は、前円盤３３の外径及び与圧円盤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。軸体３７の外径も、後円盤３６の外形及び与圧円盤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の外周部との間にも、隙間が形成される。

後円盤３６は、リニアガイド２４のテーブル２４ａに連結される。後円盤３６は、テーブル２４ａに対して回転可能に連結される。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。与圧円盤３４及び前円盤３３は、後円盤３６に対して回転しない。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の全体は、リニアガイド２４のテーブル２４ａに対して回転可能である。

図５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。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。駆動軸２８Ａ、２８Ｂは、軸体３８の外周面３８ａには接触しない。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。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。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。

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。その結果、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、与圧円盤３４は、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。

以下、図６を参照しながら、アクチュエータ１２の動作原理について説明する。図６の（ａ）部、（ｂ）部及び（ｃ）部は、アクチュエータ１２の動作原理を説明する図である。説明の便宜上、図６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。

図６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が挟み込まれる。キャリッジ２６の位置は、当該挟み込みによる与圧によって維持される。より詳細には、キャリッジ２６の位置は、与圧を垂直抗力とする摩擦抵抗力によって維持される。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、信号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。

キャリッジ２６の位置は、駆動軸２８Ａとの間の摩擦抵抗力によって維持され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、キャリッジ２６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。

例えば、図６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（信号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（信号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。

逆に、図６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（信号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（信号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。

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との間の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る。その結果、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。

次に、図７及び図８を参照しつつ、アクチュエータ１２の具体的な動作について説明する。

図７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７の（ａ）部における信号Ｅ４、Ｅ５参照）を提供する。または、制御装置２７は、超音波素子２９Ａ、２９Ｂのいずれにも電圧を提供しない。

図７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７の（ｂ）部における信号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７の（ｂ）部における信号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、２９Ｂ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２９Ｂ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。

図７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７の（ｃ）部における信号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７の（ｃ）部における信号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、下方に移動する。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、下方向に並進する。

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。

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１２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。

図８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８の（ａ）部における信号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８の（ａ）部における信号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。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。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。

図８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８の（ｂ）部における信号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８の（ｂ）部における信号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は、上方向に移動する。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は、下方向へ移動する。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。

＜キャピラリ案内装置＞
再び図２に示すように、キャピラリ案内装置４０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。キャピラリ案内装置４０は、アクチュエータ１２に設けられる。従って、キャピラリ案内装置４０は、アクチュエータ１２を構成する部品との相対的な位置関係を保存する。キャピラリ案内装置４０は、アクチュエータ１２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。

図９は、キャピラリ案内装置４０の主要部分を断面視した斜視図である。図１０は、キャピラリ案内装置４０を示す機能ブロック図である。キャピラリ案内装置４０は、案内本体部４１と、駆動部４２と、接触検知部４３（図１０参照）と、を有する。

案内本体部４１は、案内本体部４１の自由端部に設けられたガイド孔４１ｈを有する。ガイド孔４１ｈは、キャピラリ８のキャピラリ本体８ｂを受け入れる。そして、ガイド孔４１ｈは、超音波ホーン７の孔７ｈへキャピラリ８を導く。ガイド孔４１ｈは、キャピラリ案内装置４０の主面４１ａから裏面４１ｂに至る貫通孔である。ガイド孔４１ｈは、キャピラリ案内装置４０の前端面４１ｃにも開口している。ガイド孔４１ｈは、裏面４１ｂ及び前端面４１ｃからキャピラリ８を受け入れる。

ガイド孔４１ｈは、テーパ孔部４１ｔ（テーパ面）と、平行孔部４１ｐ（案内面）と、を含む。テーパ孔部４１ｔの下端は、裏面４１ｂに開口する。平行孔部４１ｐの上端は、主面４１ａに開口する。裏面４１ｂにおけるテーパ孔部４１ｔの内径は、主面４１ａにおける平行孔部４１ｐ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。ガイド孔４１ｈは、裏面４１ｂから主面４１ａに向かって次第に内径が小さくなる。ガイド孔４１ｈの内径は、テーパ孔部４１ｔと平行孔部４１ｐとが連結された位置において最小値をとる。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４１ｐの内径は、一定である。

駆動部４２は、案内本体部４１をキャピラリ８に対して近接させると共に離間させる。駆動部４２は、キャピラリ８の交換作業を行わないとき、案内本体部４１をキャピラリ８から離間させる。駆動部４２は、キャピラリ８の交換作業を行うとき、案内本体部４１をキャピラリ８に接触させる。駆動部４２は、キャピラリ８の交換作業を行うとき、案内本体部４１を振動させる。

駆動部４２は、駆動本体部４４と、テーブル４６（移動体）と、リニアモータ４７Ａ、４７Ｂと、超音波素子４８（振動発生部）と、連結部４９と、を有する。駆動本体部４４は、アクチュエータベース２１に固定される。テーブル４６は、駆動本体部４４に対して移動である。テーブル４６は、キャピラリ８に近づく方向とキャピラリ８から遠ざかる方向とに移動する。これらの方向は、Ｘ軸方向に平行である。テーブル４６は、Ｘ軸方向に沿って往復移動する。駆動部４２は、２個のリニアモータ４７Ａ、４７Ｂを有する。リニアモータの数は、１個であってもよい。

リニアモータ４７Ａ、４７Ｂは、テーブル４６をＸ軸方向に案内すると共にテーブル４６に対してＸ軸方向に沿う駆動力を提供する。リニアモータ４７Ａ、４７Ｂ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４７Ａ、４７Ｂは、超音波素子４７ａ（超音波発生体）と、駆動軸４７ｂと、を有する。駆動軸４７ｂは、金属製の丸棒である。駆動軸４７ｂは、その軸線がＸ軸方向に対して並行である。駆動軸４７ｂは、テーブル４６に設けられた溝に配置される。駆動軸４７ｂは、板バネ部材によって溝の壁面に所定の力をもって押圧されている。溝の壁面と駆動軸４７ｂの外周面との間には、所定の摩擦抵抗力が生じる。テーブル４６に対してＸ軸方向に沿う外力が作用したとき、摩擦抵抗力は、当該外力に対抗する。従って、外力が摩擦抵抗力より小さい場合には、テーブル４６は移動しない。外力が摩擦抵抗力より大きい場合には、テーブル４６は移動する。

超音波素子４７ａは、駆動軸４７ｂの端部に設けられている。超音波素子４７ａは、駆動軸４７ｂに超音波を提供する。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。超音波素子４７ａは、駆動本体部４４に固定される。超音波素子４７ａが発生する超音波の周波数を制御することにより、テーブル４６に駆動力が提供される。この駆動力の向きは、テーブル４６をキャピラリ８に近づける方向（以下「正のＸ軸方向」と呼ぶ）、及び、テーブル４６をキャピラリ８から遠ざける方向（以下「負のＸ軸方向」と呼ぶ）である。テーブル４６の移動と超音波素子４７ａに提供される信号（例えば図１４に示す信号Ｅ１４）との関係については、後述する。

超音波素子４８は、テーブル４６及び連結部４９に固定されている。超音波素子４８は、連結部４９に対して超音波を提供する。超音波素子４８の振動方向は、駆動軸４７ｂと直交する。換言すると、超音波素子４８は、連結部４９をＹ軸方向に振動させる。この振動は、連結部４９を介して案内本体部４１に伝わる。超音波素子４８の動作は、必要に応じて行うこととしてもよい。

図１０に示す接触検知部４３は、超音波ホーン７が案内本体部４１に接触したことを検知する。接触検知部４３は、案内本体部４１及び駆動部４２の効果を妨げないための電気的な接点検出機構である。接触検知部４３は、電源５１（電圧提供部）と、電流計５２（情報取得部）と、含む。電源５１の第１の出力は、超音波ホーン７に電気的に接続される。電源５１の第２の出力は、案内本体部４１に電気的に接続される。この構成によれば、超音波ホーン７と案内本体部４１との間に所定の電位差が生じる。そして、電流計５２は、超音波ホーン７と案内本体部４１とを電気的に接続する経路５３に設けられる。キャピラリ８を交換しないとき、超音波ホーン７は、案内本体部４１から離間している。従って、経路５３には電流が流れない。その結果、制御装置２７は、電流計５２の出力がゼロであることに基づいて、超音波ホーン７と案内本体部４１とが離間していることを認識できる。一方、キャピラリ８を交換する作業における所定期間には、超音波ホーン７と案内本体部４１とが接触する。従って、経路５３には電流が流れる。その結果、制御装置２７は、電流計５２から電流が流れていることを示す信号が出力されていることに基づいて、超音波ホーン７と案内本体部４１とが接触していることを認識できる。

超音波ホーン７と案内本体部４１との接触は、超音波ホーン７と案内本体部４１との間に生じる電位差に基づいて検知してもよい。この場合には、接触検知部４３は、電流計に代えて、電圧計を有する。接触していないとき、電圧計は、電源５１が提供している所定の電圧値を出力する。一方、接触したとき、超音波ホーン７と案内本体部４１との間に電流が流れるので、電圧値は低下する。この電圧値の変化に基づいて、超音波ホーン７と案内本体部４１との接触を検知してもよい。

＜交換動作＞
続いて、上記のキャピラリ交換装置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。

図１１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。キャピラリ交換装置９は、上記のキャピラリ保持部１１、キャピラリ案内装置４０及びアクチュエータ１２に加えて、付加的な構成要素としてキャピラリストッカ５４と、キャピラリ回収部５５と、を有する。キャピラリストッカ５４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５５は、使用済みのキャピラリ８Ｕを収容する。

図１１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、キャピラリ交換装置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。

図１１の（ｂ）部は、交換動作における第１ステップを示す。まず、キャピラリ交換装置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８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。

図１２の（ａ）部及び図１２の（ｂ）部は、交換動作における第２ステップを示す。第２ステップでは、案内本体部４１をキャピラリ８に接触させる。まず、制御装置２７は、超音波素子４７ａに信号Ｅ１４を提供する。この信号Ｅ１４は、テーブル４６を正のＸ軸方向に移動させる。超音波は、正のＸ軸方向に向かう振幅（以下「正の振幅」と呼ぶ）と、負のＸ軸方向に向かう振幅（以下「負の振幅」と呼ぶ）と、を含む。超音波の周波数に応じて、駆動軸４７ｂとテーブル４６との態様が異なる。例えば、超音波の周波数が比較的低いとき（１５ｋＨｚ以上３０ｋＨｚ以下）には、駆動軸４７ｂの移動に伴ってテーブル４６も移動する。一方、超音波の周波数が比較的高いとき（１００ｋＨｚ以上１５０ｋＨｚ以下）には、駆動軸４７ｂの移動にテーブル４６の移動が伴わない。換言すると、テーブル４６に対して駆動軸４７ｂが移動する。

上記の態様によれば、制御装置２７は、図１２の（ｂ）部の信号Ｅ１４に示すように、正の振幅であって比較的低い周波数の信号成分と、負の振幅であって比較的高い周波数の信号成分と、を繰り返す制御信号を発生させる。その結果、テーブル４６は、正のＸ軸方向に移動する。そして、案内本体部４１の平行孔部４１ｐがキャピラリ８に接触したとき、制御装置２７は、制御信号の提供を停止する。案内本体部４１がキャピラリ８に接触した状態では、案内本体部４１からキャピラリ８へ押圧力は作用していない。つまり、案内本体部４１は、キャピラリ８に単に接触しているだけである。

第２ステップでは、案内本体部４１を移動させる動作と並行して、案内本体部４１を振動させる動作も行う。制御装置２７は、超音波素子４８に対して制御信号を提供する。その結果、超音波素子４８は、連結部４９を介して超音波を案内本体部４１に提供する。この振動によれば、キャピラリ８を平行孔部４１ｐに良好に導くことができる。

図１３の（ａ）部は、交換動作における第３ステップを示す。第３ステップでは、超音波ホーン７を案内本体部４１に接触させる。制御装置２７は、ボンディング部３に制御信号を提供する。その結果、超音波ホーン７は降下する。換言すると、制御装置２７は、超音波ホーン７を負のＺ軸方向に移動させる。制御装置２７は、超音波ホーン７を移動させている間、電流計５２の出力を監視する。制御装置２７は、電流計５２の出力に所定の変化が現れたとき、超音波ホーン７の下面７ａが案内本体部４１の主面４１ａに接触したと判定する。この所定の変化とは、例えば、電流計５２の出力がゼロ（非接触）から、所定の値に変化した場合としてよい。そして、制御装置２７は、超音波ホーン７の降下を停止する。

図１３の（ｂ）部は、交換動作における第４ステップの状態を示す。第４ステップでは、キャピラリ保持部１１にキャピラリ８Ｕを装着する。キャピラリ交換装置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７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。

図１４の（ａ）部及び図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。第５ステップでは、超音波ホーン７からキャピラリ８Ｕを引き抜く。キャピラリ交換装置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７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は、超音波ホーン７から取り外される。案内本体部４１は、キャピラリ８Ｕに接触しているだけである。案内本体部４１は、案内本体部４１はキャピラリ８Ｕに向かう力を発生させていない。その結果、キャピラリ８Ｕを取り外したとしても、案内本体部４１は、その位置を保ち続ける。換言すると、キャピラリ８Ｕを取り外したことにより、正のＸ軸方向へ有意な移動を生じない。その結果、案内本体部４１と超音波ホーン７との相対的な位置関係は、保存される。

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。第６ステップでは、取り外したキャピラリ８Ｕを搬送する。キャピラリ交換装置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８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５５に搬送され、使用済みのキャピラリ８Ｕとして回収される。

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。第７ステップでは、新たなキャピラリ８Ｎを保持する。キャピラリ交換装置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８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。

図１６の（ａ）部は、交換動作における第８ステップの状態を示す。第８ステップでは、新たなキャピラリ８Ｎを超音波ホーン７の下方に搬送する。キャピラリ交換装置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８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。

図１６の（ｂ）部は、交換動作における第９ステップの状態を示す。第９ステップでは、キャピラリ８Ｎを孔７ｈに差し込む。キャピラリ交換装置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７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に差し込まれる。この差し込みにおいては、キャピラリ保持部１１及びキャピラリ案内装置４０の作用によって、キャピラリ８Ｎとキャピラリ案内装置４０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。

図１７及び図１８を参照しながら、第９ステップにおけるキャピラリ８Ｎの装着動作について詳細に説明する。図１７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、案内本体部４１のガイド孔４１ｈの軸線４１Ａ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８Ｎは、その軸線８Ａが、軸線７Ａ、４１Ａに対してＸ軸の方向に平行にずれている。

図１７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１７の（ｂ）部に示すように、まず、キャピラリ８Ｎの上端がテーパ孔部４１ｔ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８Ｎ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。

この移動によれば、キャピラリ８Ｎの軸線８Ａが孔７ｈの軸線７Ａに次第に近づく。キャピラリ８Ｎの上端が平行孔部４１ｐに達すると、キャピラリ８Ｎの軸線８Ａは孔７ｈの軸線７Ａに重複する。従って、キャピラリ８Ｎが超音波ホーン７の孔７ｈに差し込まれる。

図１７の（ａ）部に示す例は、超音波ホーン７と案内本体部４１との位置関係が理想的な状態である。一方、図１８の（ａ）部に示す例は、案内本体部４１の軸線４１Ａに対して、超音波ホーン７の孔７ｈの軸線７Ａが傾いている。

このような状態において、キャピラリ８Ｎを差し込む動作を説明する。図１８の（ｂ）部に示すように、孔７ｈの軸線７Ａに対してキャピラリ８Ｎの軸線８Ａが相対的に傾いている。従って、キャピラリ８Ｎの上端が孔７ｈの壁面に接触するので、キャピラリ８Ｎを孔７ｈにそれ以上差し込むことができない。さらに孔７ｈに対してキャピラリ８Ｎを差し込むためには、孔７ｈの軸線７Ａに対してキャピラリ８Ｎ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。

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８Ｎ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１８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８Ｎ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に差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８Ｎを柔軟に保持しているので、キャピラリ８Ｎと案内本体部４１とのずれ、及び、キャピラリ８Ｎと超音波ホーン７の孔７ｈとのずれを解消することができる。従って、キャピラリ保持部１１と案内本体部４１とによれば、キャピラリ８Ｎを確実に装着することができる。

次に、図１９の（ａ）部に示すように、案内本体部４１から超音波ホーン７を離間させる。具体的には、制御装置２７は、制御信号をボンディング部３に提供する。その結果、超音波ホーン７は、上方（正のＺ軸方向）に移動する。

図１９の（ｂ）部に示すように、キャピラリ８Ｎから案内本体部４１を離間させる。具体的には、まず、制御装置２７は、超音波素子４７ａに信号Ｅ１５を提供する。この信号Ｅ１５は、テーブル４６を負のＸ軸方向に移動させるためのものである。制御装置２７は、正の振幅であって比較的高い周波数の信号成分と、負の振幅であって比較的低い周波数の信号成分と、を繰り返す信号Ｅ１５を発生させる。その結果、テーブル４６は、負のＸ軸方向に移動する。そして、案内本体部４１が初期位置に復帰したとき、制御装置２７は、制御信号の提供を停止する。

以下、実施形態に係るキャピラリ案内装置４０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。

キャピラリ案内装置４０は、ボンディングツール６の孔７ｈにキャピラリ８を案内する。キャピラリ案内装置４０は、孔７ｈに保持されたキャピラリ８に接触可能な案内本体部４１と、孔７ｈの中心軸線に沿うＸ軸方向に沿って案内本体部４１を移動させることにより、キャピラリ８に接触可能な位置に案内本体部４１を配置する駆動部４２と、を備える。駆動部４２は、案内本体部４１に連結されるテーブル４６と、Ｘ軸方向に延び、テーブル４６との間で摩擦抵抗力を発揮する駆動軸４７ｂと、駆動軸４７ｂの端部に固定されると共に、駆動軸４７ｂに超音波を提供する超音波素子４７ａと、を有する。

案内本体部４１は、ボンディングツール６に保持されているキャピラリ８に接触することが可能である。この接触によれば、ボンディングツール６に保持されているキャピラリ８の位置を案内本体部４１の位置として保存することができる。キャピラリ８に対して案内本体部４１を接触させるとき、駆動部４２は、超音波素子４７ａが提供する超音波によってテーブル４６を移動させることにより、案内本体部４１をキャピラリ８に近づける。キャピラリ８に接触した案内本体部４１の位置は、テーブル４６と駆動軸４７ｂとの間の摩擦抵抗力によって保持される。案内本体部４１をキャピラリ８に接触させた状態では、案内本体部４１がキャピラリ８を押圧する力は存在しない。その結果、キャピラリ８を取り外したときに、ボンディングツール６に対する案内本体部４１の相対的な位置は、確実に維持される。案内本体部４１によってキャピラリ８が案内されると、ボンディングツール６の孔７ｈに対して確実にキャピラリ８を導くことができる。従って、自動的なキャピラリ８の交換作業を確実に行うことができる。

要するに、既に挿入されているキャピラリ８を基準に倣い部品として、案内本体部４１をキャピラリ８に当接させて位置決めする。例えば、キャピラリに案内本体部を当接させる機構として、リードスクリューを用いるものがある。しかし、リードスクリューとナットとのがた（バックラッシュ）に起因して、機械的なひずみが蓄積されることがある。また、キャピラリに案内本体部を押し当てると、その押圧力によってユニット全体にたわみが生じる可能性もある。例えば、エアシリンダーを用いて案内本体部をキャピラリに押し当てた場合において、キャピラリが取り外されるとストロークの余剰分などが解放される。その結果、案内本体部の位置がずれてしまうことが生じる。

上記のような問題に対して、超音波モータを駆動源とする駆動部４２には機械的ながたが存在しない。また、キャピラリ案内装置４０は、テーブル４６と駆動軸４７ｂとの摩擦抵抗力によって案内本体部４１の位置を保持する。つまり、キャピラリ案内装置４０には、機械的なひずみが蓄積されない。従って、キャピラリ８が取り外されても、案内本体部４１の位置が確実に維持される。その結果、キャピラリ案内装置４０が奏する倣い効果を最大限発揮することができる。また、ワイヤボンディング装置１ごとに、それぞれの個体特性に適合させるチューニング作業を不要とすることができる。

上記のキャピラリ案内装置４０の駆動部４２は、テーブル４６に取り付けられると共に、Ｙ軸方向に沿う振動を、テーブル４６を介して案内本体部４１に提供する超音波素子４８をさらに有する。この構成によれば、案内本体部４１を確実にキャピラリ８に接触させることができる。従って、さらに良好にキャピラリ８の位置を案内本体部４１の位置として保存することができる。

上記のキャピラリ案内装置４０の案内本体部４１は、キャピラリ８の側面に接触可能な平行孔部４１ｐと、平行孔部４１ｐに連続するテーパ孔部４１ｔと、を含む。案内本体部４１のボンディングツール６と対面する主面４１ａは、平行孔部４１ｐを構成する開口端を含む。主面４１ａに対して逆側の案内本体部４１の裏面４１ｂは、テーパ孔部４１ｔを構成する開口端を含む。この構成によれば、新しいキャピラリ８は、テーパ孔部４１ｔ側から提供される。その結果、キャピラリ本体８ｂの外周面が平行孔部４１ｐとずれている場合であっても、平行孔部４１ｐと連続するテーパ孔部４１ｔに沿ってキャピラリ８が移動することにより、キャピラリ８は平行孔部４１ｐに導かれる。従って、自動的なキャピラリ８の交換作業をさらに確実に行うことができる。

上記のキャピラリ案内装置４０は、案内本体部４１がボンディングツール６と接触したことを検知する接触検知部４３をさらに備える。接触検知部４３は、ボンディングツール６と案内本体部４１との間に電位差を生じさせる電源５１と、ボンディングツール６と案内本体部４１と電源５１により形成される電気回路の状態に応じて、案内本体部４１がボンディングツール６と接触したことを示す情報を得る電流計５２と、をさらに有する。この構成によれば、ボンディングツール６と案内本体部４１との接触を電気的に検出することができる。従って、ボンディングツール６と案内本体部４１との間に作用する反力を極めて小さくすることができる。そうすると、ボンディングツール６に対する案内本体部４１の相対的な位置を、さらに確実に維持することができる。

ワイヤボンディング装置１は、孔７ｈに対して着脱可能に保持されたキャピラリ８を有するボンディングツール６と、孔７ｈに向けてキャピラリ８をキャピラリ案内装置４０によって案内しながら、キャピラリ８を孔７ｈに取り付けるキャピラリ交換装置９と、を備える。キャピラリ案内装置４０は、孔７ｈに保持されたキャピラリ８に接触可能な案内本体部４１と、孔７ｈの中心軸線に沿うＸ軸方向に沿って案内本体部４１を移動させることにより、キャピラリ８に接触可能な位置に案内本体部４１を配置する駆動部４２と、を有する。駆動部４２は、案内本体部４１に連結されるテーブル４６と、Ｘ軸方向に延び、テーブル４６との間で摩擦抵抗力を発揮する駆動軸４７ｂと、駆動軸４７ｂの端部に固定されると共に、駆動軸４７ｂに超音波を提供する超音波素子４７ａと、を含む。このワイヤボンディング装置１は、上記のキャピラリ案内装置４０を備えている。従って、ワイヤボンディング装置１は、自動的なキャピラリ８の交換作業を確実に行うことができる。

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。

＜変形例１＞
実施形態のキャピラリ交換装置９では、駆動源として、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。キャピラリ交換装置９の駆動源は、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を適宜採用してもよい。例えば、駆動源として、ボールねじを利用したリニアガイドを採用してもよい。

＜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２０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。

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７２と、シリコーン樹脂製のチューブ７３と、キャップ７４と、を有する。パイプ７２は、筒状を呈し、その内部にチューブ７３を収容する。パイプ７２の一端及びチューブ７３の一端は、キャップ７４によって閉鎖される。このキャップ７４は、ホルダ１４によって保持される。チューブ７３の上端７３ａ（上端開口縁）は、パイプ７２の上端７２ａと略一致する。また、チューブ７３の外径は、パイプ７２の内径よりも小さい。つまり、チューブ７３の外周面とパイプ７２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７３の上端７３ａにおいて、キャピラリ８のテーパ面８ａが保持される。

キャピラリ保持部１１Ａによれば、チューブ７３が所定の可撓性を有する。従って、チューブ７３の外周面とパイプ７２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７２の軸線７２Ａと交差する方向への偏心及び傾きを許容できる。

ここで、チューブ７３のみの場合、キャピラリ８の姿勢によってはチューブ７３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７３の外側には、チューブ７３よりも剛性の高いパイプ７２が存在するので、チューブ７３の剛性が不足する場合であっても、パイプ７２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。

チューブ７３にキャピラリ８が差し込まれた状態では、当該上端７３ａ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。

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（保持孔）、８，８Ｎ，８Ｕ…キャピラリ、８ａ…テーパ面、９…キャピラリ交換装置、１０…キャピラリ搬送装置、１１，１１Ａ…キャピラリ保持部、１２…アクチュエータ、１４…ホルダ、１５…可撓部、１６…上ソケット、１６ｃ…座繰り部、１６ｅ…細径部、１６ｈ…貫通孔、１７…コイルバネ、１８…下ソケット、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、２２Ａ，２２Ｂ…リニアモータ、２４…リニアガイド、２４ａ…テーブル、２６…キャリッジ、２７…制御装置、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、４０…キャピラリ案内装置（案内部）、４１…案内本体部、４１ｈ…ガイド孔、４１ｐ…平行孔部（案内面）、４１ｔ…テーパ孔部（テーパ面）、４２…駆動部、４３…接触検知部、４４…駆動本体部、４６…テーブル（移動体）、４７Ａ，４７Ｂ…リニアモータ、４７ａ…超音波素子（超音波発生体）、４７ｂ…駆動軸、４８…超音波素子（振動発生部）、４９…連結部、５１…電源（電圧提供部）、５２…電流計（情報取得部）、５４…キャピラリストッカ、５５…キャピラリ回収部、６１…着脱治具、６２…治具駆動部、７２…パイプ、７３…チューブ、７４…キャップ。

Claims (5)

1. ボンディングツールの保持孔にキャピラリを案内するキャピラリ案内装置であって、
   前記保持孔に保持された前記キャピラリに接触可能な案内本体部と、
   前記保持孔の中心軸線に沿う第１方向と交差する第２方向に沿って前記案内本体部を移動させることにより、前記キャピラリに接触可能な位置に前記案内本体部を配置する駆動部と、を備え、
   前記駆動部は、
   前記案内本体部に連結される移動体と、
   前記第２方向に延び、前記移動体との間で摩擦抵抗力を発揮する駆動軸と、
   前記駆動軸の端部に固定されると共に、前記駆動軸に超音波を提供する超音波発生体と、を有する、キャピラリ案内装置。
2. 前記駆動部は、前記移動体に取り付けられると共に、前記第１方向及び前記第２方向のそれぞれに交差する第３方向に沿う振動を、前記移動体を介して前記案内本体部に提供する振動発生部をさらに有する、請求項１に記載のキャピラリ案内装置。
3. 前記案内本体部は、前記キャピラリの側面に接触可能な案内面と、前記案内面に連続するテーパ面と、を含み、
   前記案内本体部の前記ボンディングツールと対面する主面は、前記案内面を構成する開口端を含み、
   前記主面に対して逆側の前記案内本体部の裏面は、前記テーパ面を構成する開口端を含む、請求項１又は２に記載のキャピラリ案内装置。
4. 前記案内本体部が前記ボンディングツールと接触したことを検知する接触検知部をさらに備え、
   前記接触検知部は、
   前記ボンディングツールと前記案内本体部との間に電位差を生じさせる電圧提供部と、
   前記ボンディングツールと前記案内本体部と前記電圧提供部とにより形成される電気回路の状態に応じて、前記案内本体部が前記ボンディングツールと接触したことを示す情報を得る情報取得部と、をさらに有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のキャピラリ案内装置。
5. 保持孔に対して着脱可能に保持されたキャピラリを有するボンディングツールと、
   前記保持孔に向けて前記キャピラリを案内部によって案内しながら、前記キャピラリを前記保持孔に取り付ける装着部と、を備え、
   前記案内部は、
   前記保持孔に保持された前記キャピラリに接触可能な案内本体部と、
   前記保持孔の中心軸線に沿う第１方向と交差する第２方向に沿って前記案内本体部を移動させることにより、前記キャピラリに接触可能な位置に前記案内本体部を配置する駆動部と、を有し、
   前記駆動部は、
   前記案内本体部に連結される移動体と、
   前記第２方向に延び、前記移動体との間で摩擦抵抗力を発揮する駆動軸と、
   前記駆動軸の端部に固定されると共に、前記駆動軸に超音波を提供する超音波発生体と、を含む、ワイヤボンディング装置。
   

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