チップボンダ
【課題】電子部品片と相手側部材の超音波溶着を、簡単な構造で、且つ高速に行えるチップボンダを提供する。
【解決手段】中心軸を回転軸とするターレット１０と、ターレット駆動モータ２０と、ターレット１０の周方向に複数設けられ、吸着ノズル３３が設けられる超音波ホーン３２と、超音波ホーン３２を支持するホーン支持部材３４と、ホーン支持部材３４を上下方向に摺動可能に支持するケース３１を備え、吸着ノズル３３により電子部品片３００を吸着するとともに、超音波ホーン３２の超音波振動により電子部品片３００と相手側部材を溶着する部品保持ユニット３０と、部品保持ユニット３０をターレット１０に対して相対的に移動するように案内する部品保持ユニット案内装置５０と、部品保持ユニット案内装置５０に案内される部品保持ユニット３０を押圧することによって、部品保持ユニット３０を下方向に移動させる部品保持ユニット駆動装置８０を備える。
【解決手段】中心軸を回転軸とするターレット１０と、ターレット駆動モータ２０と、ターレット１０の周方向に複数設けられ、吸着ノズル３３が設けられる超音波ホーン３２と、超音波ホーン３２を支持するホーン支持部材３４と、ホーン支持部材３４を上下方向に摺動可能に支持するケース３１を備え、吸着ノズル３３により電子部品片３００を吸着するとともに、超音波ホーン３２の超音波振動により電子部品片３００と相手側部材を溶着する部品保持ユニット３０と、部品保持ユニット３０をターレット１０に対して相対的に移動するように案内する部品保持ユニット案内装置５０と、部品保持ユニット案内装置５０に案内される部品保持ユニット３０を押圧することによって、部品保持ユニット３０を下方向に移動させる部品保持ユニット駆動装置８０を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品片を相手側となる電子部品に超音波溶着するチップボンダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品片（例えば、Ｓｉ基板を利用したＩＣチップ、水晶振動子、水晶・リチウムタンタレート・ニオブ酸リチウムなどの素材を利用したＳＡＷフィルターやＳＡＷ振動子など）を相手側となる電子部品（例えば、基板）に溶着する装置として、超音波振動を用いて溶着する装置（例えば、超音波フリップチップボンダ）が一般的に用いられている。近年、電子部品の大量生産によるコストダウンを図るため、短時間で電子部品を溶着できる高速動作可能な超音波フリップチップボンダが検討されている。一般的に、超音波フリップチップボンダにおいて高速動作を実現する為に、例えば、ＩＣチップを基板まで搬送して超音波溶着するロボットアームを複数台備えるようにし、ＩＣチップの基板への搬送と溶着を交互に行うようにしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した高速動作可能な超音波フリップチップボンダは、超音波を発生させる搭載ヘッドが大型化しやすく、更に、この搭載ヘッドを高速で動作するロボットアームを複数台備える必要があり、装置自体の構造が複雑で大型化してしまうとともに、装置の製造コストが増大するという問題があった。
【０００４】
また、複数台のロボットアームを高速、且つ高精度に制御しなければならないため、複雑な制御プログラムが必要になるとともに、その制御プログラムを高速で処理するための高性能な制御装置が必要になるという問題があった。
【０００５】
また、搭載ヘッドに設けられる超音波ホーンは、ＩＣチップを吸着して基板に搬送し、超音波を印加してＩＣチップを基板に溶着させる。従って、ホーンの先端が傷みやすいので、定期的に交換したり、砥石によってホーン先端を定期的に研磨する必要があった。メンテナンスを行っている間は、ロボットアームを停止させなければならないため、搭載のサイクルタイムが大幅に悪化するという問題があった。
【０００６】
本発明は、斯かる実情に鑑み、電子部品片と相手側部材の超音波溶着を、簡単な構造で、且つ高速に行えるチップボンダを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者の鋭意研究により、上記目的は以下の手段によって達成される。
【０００８】
即ち、上記目的を達成する本発明は、中心軸を回転軸として回転可能に支持されるターレットと、出力軸に前記ターレットが接続されるターレット駆動モータと、前記ターレットの周方向に複数設けられて、電子部品片を保持し、該電子部品片を相手側部材に溶着する部品保持ユニットと、前記ターレットと前記部品保持ユニットの間に設けられて、前記部品保持ユニットを前記ターレットに対して上下方向に移動自在に案内する部品保持ユニット案内装置と、前記部品保持ユニットの上側に設けられ、前記部品保持ユニットを押圧することによって、該部品保持ユニットを下方向に移動させる部品保持ユニット駆動装置と、を備え、前記部品保持ユニットは、前記電子部品片を吸着する吸着ノズルが設けられる超音波ホーンと、前記超音波ホーンを超音波振動可能に支持するホーン支持部材と、前記ホーン支持部材を上下方向に摺動可能に支持するケースと、を備えることを特徴とするチップボンダである。
【０００９】
また、上記目的を達成するチップボンダの前記部品保持ユニット駆動装置は、第１押下装置及び第２押下装置を備え、前記第１押下装置は、前記部品保持ユニット全体を、前記ターレットに対して下方向に押し下げるようにし、前記第２押下装置は、前記吸着ノズルを、前記部品保持ユニットの前記ケースに対して下方向に押し下げることを特徴とする。
【００１０】
また、上記目的を達成するチップボンダの前記部品保持ユニット駆動装置は、前記ターレットから独立した状態で設けられ、少なくとも電子部品片供給装置から前記電子部品片が供給される位置上及び前記電子部品片を前記相手側部材に溶着する位置上に固定配置されることを特徴とする。
【００１１】
また、上記目的を達成するチップボンダは、 前記超音波ホーンを回転させるホーン回転装置を備え、前記ホーン回転装置は、前記部品保持ユニットの前記ホーン支持部材に設けられる係合部と係合するホーン回転用スライダと、前記ホーン回転用スライダの一方の面に当接して、該ホーン回転用スライダのスライド自在に支持するスライダ支持装置と、該ホーン回転用スライダの他方の面に当接して、該ホーン回転用スライダを移動させるスライダ移動装置と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、上記目的を達成するチップボンダの前記部品保持ユニットは、前記ホーン支持部材を上方に付勢するホーン付勢装置と、前記ホーン支持部材の上下方向の位置を検出するホーン位置検出装置と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、上記目的を達成するチップボンダの前記ホーン付勢装置は、前記ホーン支持部材側に固定配置されるホーン側マグネットと、前記ホーン側マグネットと対向して、前記ケース側に固定配置されるケース側マグネットと、を備え、前記ホーン側マグネット及び前記ケース側マグネットは、相互に吸着又は反発することで、前記ホーン支持部材を上方に付勢することを特徴とする。
【００１４】
また、上記目的を達成する、チップボンダは、前記部品保持ユニット駆動装置は、前記吸着ノズルに吸着保持されている前記電子部品片が前記相手側部材に当接することよって変化した前記ホーン側マグネットと前記ケース側マグネットの磁力を、前記ホーン位置検出装置が検出したことを契機として、前記第１押下装置の押下動作を停止させることを特徴とする。
【００１５】
また、上記目的を達成するチップボンダの前記ホーン位置検出装置は、前記ホーン側マグネット又は前記ケース側マグネットに近接して、前記ケースに固定配置されるホール素子を備え、前記ホール素子は、該ホーン側マグネット又は前記ケース側マグネットの磁力の変化量を検出し、該検出した磁力の変化量を電気信号に変換することを特徴とする。
【００１６】
また、上記目的を達成するチップボンダの前記部品保持ユニット駆動装置は、前記ホーン位置検出装置の検出信号に基づいて、前記第１押圧装置の押下動作を停止すると共に、前記第２押下装置の押下動作を開始して、前記吸着ノズルに任意の押圧力を与えることを特徴とする。
【００１７】
また、上記目的を達成するチップボンダの前記スライダ支持装置は、前記ホーン回転用スライダに当接するベアリングと、前記ベアリングを前記ホーン回転用スライダに押しつける押圧装置と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、上記目的を達成するチップボンダの前記押圧装置は、前記ベアリングの回転軸の周囲に設けられ、前記ベアリングの前記回転軸を前記ホーン回転用スライダ方向に付勢する板ばねを備えることを特徴とする。
【００１９】
また、上記目的を達成するチップボンダの前記スライダ移動装置は、前記ホーン回転用スライダに当接する凸部を有する圧電素子を備えて構成され、前記圧電素子に電圧を加えることで変形させて、前記凸部を円軌道で移動させることで、前記ホーン回転用スライダを任意の距離だけスライドさせることを特徴とする。
【００２０】
なお、上記目的を達成するチップボンダの前記ホーン回転用スライダは、前記スライダ支持装置に挟持される被挟持部と、前記スライダ移動装置の前記凸部と当接する当接部を有することが好ましい。
【００２１】
また、上記目的を達成するチップボンダの前記超音波ホーンは、該超音波ホーンの振動方向が前記ターレットの径方向となるように設けられていることを特徴とする。
【００２２】
また、上記目的を達成するチップボンダは、前記ターレットによる前記部品保持ユニットの移動軌跡上に、前記超音波ホーンの先端を研磨する研磨装置が配置されることを特徴とする。
また、上記目的を達成するチップボンダの前記部品保持ユニット駆動装置は、前記部品保持ユニットの真上に対して前記ターレットの半径方向にオフセットされた状態で配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、電子部品片と相手側部材の超音波溶着を、簡単な構造で、且つ高速に行えるチップボンダを提供できるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係るチップボンダの全体構造を示す正面図である。
【図２Ａ】同チップボンダの全体構造を示す側面図である。
【図２Ｂ】同チップボンダの（ａ）平面図、及び（ｂ）ターレットの開放状態を示す図である。
【図３】（ａ）（ｂ）同チップボンダの部品保持ユニットを側面から見た断面図、及び部品保持ユニット駆動装置並びに部品保持ユニット案内装置の側面図である。
【図４】（ａ）超音波ホーンの側面図であり、（ｂ）超音波ホーンの下面図であり、（ｃ）超音波ホーンの振動状態を示す下面図である。
【図５】（ａ）は、図３（ａ）における矢印I方向から見たホーン回転装置の平面図であり、（ｂ）同ホーン回転装置の右側面図であり、（ｃ）は、図５（ａ）における矢視II−II方向から見た同ホーン回転装置の正面図である。
【図６】スライダ移動装置の圧電素子によってホーン回転用スライダを移動させる状態を示す図である。
【図７】部品保持ユニットにおける、マグネットを利用したホーン保持部材の位置検出方法を示す図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）本実施形態に係るチップボンダ、電子部品片供給装置及び基板供給装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２６】
図１及び図２Ａは、本発明の実施形態に係るチップボンダ１の全体構造を示す正面図である。
【００２７】
チップボンダ１は、ターレット１０と、ターレット駆動モータ２０と、部品保持ユニット３０と、ホーン回転装置４０と、部品保持ユニット案内装置５０と、部品保持ユニット駆動装置８０と、部品保持ユニット駆動装置８０及びターレット駆動モータ２０が配置される駆動装置基台９０と、この駆動装置基台９０が保持される脚部９５を備えて構成される。なお、駆動装置基台９０は、自身に配置される部品保持ユニット駆動装置８０が、部品保持ユニット３０の吸着ノズル３３により電子部品片３００を吸着する供給位置Ｕ、吸着された電子部品片３００を基板４００に溶着する溶着位置Ｗの上側に配設される。駆動装置基台９０は、その他の位置（例えば、溶着不良の電子部品片３００と基板４００を不良品トレイに振り落とす位置）に配設されていても好ましい。
【００２８】
また、トレイ１００に載置された電子部品片３００は、ＸーＹテーブルから構成される電子部品片供給装置１２０によりＸーＹ方向（紙面の左右及び手前奥方向）に移動され、所定の供給位置Ｕに供給される。また、電子部品片３００の供給位置Ｕへの供給は、上方に配置される供給位置確認カメラ９２で撮影した電子部品片３００の画像データに基づいて、主制御部（図示省略）が電子部品片供給装置１２０をＸーＹ方向に移動することにより行われる。
【００２９】
また、チップボンダ１を挟んで、電子部品片供給装置１２０と略反対側（ターレット１０の回転移動経路に沿って１８０度の位相差を有する場所）には、基板４００が載置されたトレイ２００をＸーＹ方向に移動させる基板供給装置２２０が設けられている。基板供給装置２２０は、トレイ２００の載置された基板４００を溶着位置Ｗに供給する。また、基板４００の溶着位置Ｗへの供給は、上方に配置される溶着位置確認カメラ９４で撮影した基板４００の画像データに基づいて、主制御部（図示省略）が基板供給装置２２０をＸーＹ方向に移動することにより行われる。
【００３０】
また、部品保持ユニット３０の回転移動経路上の供給位置Ｕと溶着位置Ｗの途中（ここでは供給位置Ｕから９０度の位相差を有する場所）に、下側から部品保持ユニット３０を撮影する吸着位置確認カメラ９３が設けられている。吸着位置確認カメラ９３は、吸着ノズル３３に吸着保持された電子部品片３００の角度を撮影して、撮影した画像データを主制御部に送信する。そして、主制御部は、その画像データに基づいて、ホーン回転装置４０を動作させて、電子部品片３００が所定の角度になるように吸着ノズル３３を回転制御する。吸着ノズル３３により吸着保持された電子部品片３００の吸着状態（角度）を確認する位置を、ここでは吸着状態確認位置Ｖと言う
【００３１】
また更に、部品保持ユニット３０の回転移動経路上の溶着位置Ｗと供給位置Ｕの途中（ここでは溶着位置Ｗから９０度の位相差を有する場所）に、研磨装置９８が設けられている。研磨装置９８は、吸着ノズル３３の先端が当接することで、この先端を自動的に研磨する。従って、部品保持ユニット３０が、溶着位置Ｗや供給位置Ｕで、供給作業や溶着作業を行っている間に、他の部品保持ユニット３０の吸着ノズル３３のメンテナンスを行うことが可能となる。なお、この研磨装置９８によって吸着ノズル３３を研磨する位置を、ここでは研磨位置Ｔと言う。
【００３２】
上記のように、チップボンダ１は、ターレット１０を回転することにより、部品保持ユニット３０に設けられた吸着ノズル３３を供給位置Ｕ、吸着状態確認位置Ｖ、溶着位置Ｗ、研磨位置Ｔの順番に搬送することができるようになっている。なお、ここでは部品保持ユニット３０がターレット１０の周囲に９０度間隔で４箇所に配置される場合を示しているので、この供給位置Ｕ、吸着状態確認位置Ｖ、溶着位置Ｗ、研磨位置Ｔの各位相差が９０度に設定されるが、例えば図８で後述するように部品保持ユニット３０がターレット１０の周囲に６０度間隔で６箇所に配置される場合は、供給位置Ｕ、吸着状態確認位置Ｖ、溶着位置Ｗ、研磨位置Ｔについても、６０度の位相差の倍数となる場所に設定する必要がある。
【００３３】
ターレット１０は、円盤形状、又は５角形又は６角形等の多角形形状の円板状部材である。ターレット１０は、自身の中心軸を回転軸として、ターレット駆動モーター２０に回転可能に同軸状態で支持されている。この結果、ターレット１０は、ターレット駆動モータ２０の回転に連動して回転するようになっている。なお、ターレット駆動モータ２０の出力軸は、ここではターレット１０に直接接続されているが、減速ギアなどを介して間接接続されていても好ましい。また、ターレット１０は、上述した形状に限定されるものではなく、例えば、円筒の外周面から外側に向かって放射状に突出するように形成された複数の凸部（アーム）を有する星型又はヒトデ型等であっても好ましい。
【００３４】
ターレット駆動モータ２０は、ＤＤモータ（ダイレクト・ドライブ・モータ）を用いており、ターレット１０の回転方向の位置決めを高い角度精度で行えるようになっている。なお、ターレット駆動モータ２０は、ＤＤモータに限定されるものではなく、ＤＣモータやステッピングモータ等であっても好ましい。つまり、ターレット駆動モータ２０は、固定側（ステータ）と回転側（ロータ）を有し、どちらか１方が回転変化する磁界を発生し、その磁界変化によってロータに駆動力を与えることによって、ロータが回転するものであれば、その他の装置でも良い。なお、自身で出力軸の回転量を検出できないモータ（例えば、ＤＣモータ）を用いる場合、出力軸の回転角度を検出するための回転角度検出装置（例えば、ロータリーエンコーダ等）を設け、モータの回転角度を高精度に検出して制御できるようにすることが望ましい。
【００３５】
図２Ｂ（ａ）に示されるように、このターレット駆動モータ２０は、上方の駆動装置基台９０に固定されている。従って、ターレット１０は、ターレット駆動モータ２０を介して駆動装置基台９０に保持されていると考えることも出来る。この駆動装置基台９０は、更に脚部９５によって揺動自在に保持されている。従って、ターレット１０をメンテナンスする際は、図２Ｂ（ｂ）に示されるように、脚部９５に対して駆動装置基台９０を上方に揺動させることで、ターレット１０の全体を上方に開放することが可能となっている。
【００３６】
図２Ｂ（ａ）に示されるように、部品保持ユニット３０は、ターレッ１０の周方向に等間隔で複数（ここでは４個）設けられるとともに、下側には吸着ノズル３３を有する超音波ホーン３２を備えている。なお、この部品ユニット３０は、ターレット１０の外周において、半径方向外側に突出するように配置されている。このようにすることで、複数の部品保持ユニット３０の周方向の間に空間Ｓを確保できる。従って、供給位置Ｕの上方に配置される供給位置確認カメラ９２は、部品保持ユニット３０が存在しないタイミングを見計らって、空間Ｓを介して電子部品片供給装置１２０を上方から撮像して、電子部品片３００の位置決めを行うようにしている。同様に。溶着位置Ｗの上方に配置される溶着位置確認カメラ９４は、部品保持ユニット３０が存在しないタイミングを見計らって、空間Ｓを介して基板４００を撮像し、所定の場所に電子部品片３００を溶着するようになっている。
【００３７】
このチップボンダ１は、ターレット１０を任意の角度だけ回転させることで、所定の部品保持ユニット３０の吸着ノズル３３を任意の位置に移動させる。また、部品保持ユニット３０は、移動先の任意の位置（例えば、供給位置Ｕ又は溶着位置Ｗ）で、超音波ホーン３２の吸着ノズル３３で電子部品片３００を吸着保持したり、超音波ホーン３２の超音波振動により、吸着保持した電子部品片３００を基板４００を超音波溶着したりできる。吸着ノズル３３は、内部に吸入経路３３Ａが形成されており、特に図示しない真空ポンプと接続されている。真空ポンプは、吸入経路３３Ａを介して吸着ノズル３３の先端に負圧を発生させる。これにより、吸着ノズル３３が電子部品片３３Ａを吸着する。
【００３８】
詳細に、部品保持ユニット３０は、図３に示されるように、ケース３１と、超音波ホーン３２と、ホーン支持部材３４と、ホーン付勢装置３６と、ホーン位置検出装置３８を備えて構成される。超音波ホーン３２は、超音波発振器（図示省略）により、６０ｋＨｚ帯、具体的には６３ｋＨｚ程度の周波数を有する電気信号を与えられ、機械的な振動エネルギーに変換できるようになっている。なお、超音波発振器から発生する電気信号の周波数は、溶着する電子部品片によって異なり、上記の周波数範囲に限定されるものではない。
【００３９】
ケース３１の内部の収容空間３１Ａには、後述するホーン支持部材３４の軸部３４Ｃ、ホーン付勢装置３６、ホーン位置検出装置３８が収容される。更に、ケース３１には摺動通路３１Ｂが形成されており、ホーン支持部材３４の軸部３４Ｃが、スライド可能に挿通される。なお、収容空間３１Ａと摺動通路３１Ｂは連通して形成され、摺動通路３１には、軸部３４Ｃを上下方向に摺動可能、且つ軸中心に回転可能に支持する支持部材３５が設けられている。本実施形態では支持部材３５としてボールベアリングが用いられている。この支持部材３５は、摺動通路３１Ｂにおける上下２か所に設けられている。これによって、ホーン支持部材３４は、ケース３１に対し、上下方向及び回転方向のどちらにも可動できるようになっている。また、収容空間３１Ａの下側には、ケース側マグネット３６Ｂをケース３１に固定するためのケース側マグネット固定部３１Ｄが設けられている。
【００４０】
超音波ホーン３２のホーン本体部３２Ｘは、図４（ａ）及び（ｂ）に示されるように、図３の矢印Ｉ方向（上下方向）から見て、概略直方体形状で、長手方向の中心部近傍が括れた形状になっている。また、超音波ホーン３２は、括れている部分の略中心に吸着ノズル３３が端面から下方向に突出形成されている。ホーン本体部３２Ｘには、長手方向及び幅方向に対象の４箇所に薄板状の連結部３２Ｂが形成され、更にこの連結部３２Ｂには固定部３２Ａが形成される。この固定部３２Ａは、ホーン支持部材３４のホーン取付部３４Ａに固定される。したがって、超音波ホーン３２は、ホーン支持部材３４のホーン取付部３４Ａに対して固定部３２Ａのみで接続されており、その他の部分では接触していない構造となっている。
【００４１】
特にホーン本体部３２Ｘは、薄板状の連結部３２Ｂによって保持されるので、ホーン支持部材３４への固定による振動減衰は殆どなく、入力される電気信号に基づく超音波振動を確実に行うことができる。例えば、超音波発生器から所定の周波数（例えば６３ｋＨｚ程度）の電気信号が超音波ホーン３２に入力されると、ホーン本体部３２Ｘは、図４（ｃ）に示されるように、連結部３２Ｂの弾性変形により同図の左右方向（矢印Ｂ、Ｃ方向）で、且つ吸着方向と垂直面内で連続的に振動する。なお、ホーン本体部３２Ｘにおける連結部３２Ｂが形成される位置は、振動モードにおいて最も振動（振幅）が少ない点が設定されている。
【００４２】
また、本実施形態では、超音波ホーン３２は、吸着ノズル３３の近辺がくびれた形状になっており、更に、ターレット１０の周方向と垂直方向に超音波振動するように配設されている。即ち、超音波ホーン３２の長手方向が、ターレット１０の半径方向に向くようにして配置される。このこの結果、吸着ノズル３３におけるターレット１０の周方向の前後に余裕空間が形成されるので、例えば、ターレット１０の周方向に沿って、より多くの部品保持ユニット３０を配置することも可能になる。また、既に述べたように、このターレット１０の上方に配置される供給位置確認カメラ９２や溶着位置確認カメラ９４が撮像する際、超音波ホーン３２が半径方向に延在すれば邪魔にならないで済む。即ち、供給位置確認カメラ９２や溶着位置確認カメラ９４、ターレット１０によって周方向に移動する超音波ホーン３２（部品保持ユニット３０）が存在していない間に、そのトレイ１００上の電子部品片３００や基板４００を画像認識する。
【００４３】
図３に戻って、ホーン支持部材３４は、上下方向断面が概略Ｔ字形状の棒状部材である。ホーン支持部材３４の下端側（超音波ホーン側）には、上述した軸部３４Ｃと連続して形成されるホーン取付部３４Ａが設けられ、ホーン支持部材３４の上端側（第２押下装置７０側）には、ターレット１０の半径方向内側に向かって延在する拡張プレート３４Ｄを備える。この拡張プレート３４Ｄの上面が第２押下装置７０に押下される受圧部３４Ｂとなる。このように、半径方向に延在する拡張プレート３４Ｄを配置することで、部品保持ユニット駆動装置８０を半径方向にオフセットして配置することが可能となっている。また、受圧部３４Ｂ（拡張プレート３４Ｄ）の下側には、ホーン側マグネット固定部３４Ｄが設けられ、ホーン付勢装置３６のホーン側マグネット３６Ａが固定される。ホーン取付部３４Ａの外側面には、ホーン回転装置４０と係合する概略Ｌ形状の係合部３４Ｅが設けられている。
【００４４】
ホーン付勢装置３６は、ホーン側マグネット３６Ａと、このホーン側マグネット３６Ａよりも下側に配置されるケース側マグネット３６Ｂを有して構成されている。ホーン側マグネット３６Ａは、環状に形成され、ホーン支持部材３４の軸部３４Ｃに挿通されるとともに、ホーン側マグネット固定部３４Ｄに固定されている。ケース側マグネット３６Ｂは、環状に形成され、ホーン支持部材３４の軸部３４Ｃに対して遊びを持った状態で挿通されるとともに、ケース３１の収容空間３１Ａに形成されたケース側マグネット固定部３１Ｃに固定されている。ホーン側マグネット３６Ａとケース側マグネット３６Ｂは、同じ磁極が互いに対向（例えば、Ｓ極とＳ極又はＮ極とＮ極が対向）するように配置されている。ホーン側マグネット３６Ａとケース側マグネット３６Ｂは互いに反発する。この反発力により、ホーン支持部材３４は、ケース３１に対して、上側に付勢されて磁気浮上する。
【００４５】
なお、ホーン側マグネット３６Ａとケース側マグネット３６Ｂが、互いに吸引するように異極同士が対向するように配置しても好ましい。この場合、ホーン側マグネット３６Ａがケース側マグネット３６Ｂと吸着してしまわないように、マグネットの吸引力と略同等な力で、ホーン側マグネット３６Ａを上側に付勢する引っ張りバネ等の上側付勢部材（図示省略）を設けることが好ましい。例えば、引っ張りバネ等で構成された上側付勢部材の一端をホーン支持部材３４の一部（例えば、ホーン側マグネット固定部３４Ｄ）に固定し、上側付勢部材の他端をケース３１の収容空間３１Ａの上側（収容空間３１Ａの天井部）に固定する。これにより、ホーン側マグネット３６Ａは、マグネットの磁力によりケース側マグネット３６Ｂ側（下方向）に吸引されるとともに、上側付勢部材により略同等の力で、ケース側マグネット３６Ｂから離反する方向（上方向）に引っ張られる。ホーン側マグネット３６Ａ及びケース側マグネット３６Ｂによる吸引力と、上側付勢部材による引張り力が均衡する高さでホーン支持部材３４が支持される。この場合、ホーン支持部材３４の上下方向の位置は、上側付勢装置の付勢力（バネによる引張り力）を変えるだけで簡単に調整することができ、ホーン支持部材３４とケース３１に固定したマグネットを交換する労力を軽減することができる。
【００４６】
次に、ホーン位置検出装置３８は、ホーン側マグネット３６Ａ又はケース側マグネット３６Ｂの磁界変化を検出して電気信号に変換することができる装置である。なお、本実施形態ではホーン位置検出装置３８としてホール素子が用いられている。図３において、ホーン位置検出装置３８は、ホーン側マグネット３６Ａに近接するように、ケース３１の収容空間３１Ａの側壁に設けられている。図７に示されるように、ホーン側マグネット３６Ａは、上下方向にＳ極とＮ極が分極しており、磁界Ｂがホーン位置検出装置３８側に作用するようになっている。ホーン位置検出装置（ホール素子）３８は、水平方向の磁界Ｘの強度変化を検出する。従って、図７（ｂ）のように、ホーン側マグネット３６Ａが上昇すると、ホーン位置検出装置３８に作用する磁界Ｂの強さが変化するので、その位置変化を極めて素早く検出することができる。このように、ホーン位置検出装置３８は、ホーン側マグネット３６Ａとの距離の変化に基づく磁界変動を検出して、その変化を電気信号に変換する。また、ホーン位置検出装置３８は、電気信号を主制御部（図示省略）に送信する。主制御部は、ホーン位置検出装置３８から受信した電気信号に基づいて、ケース３１に対するホーン支持部材３４の上下方向の高さ変動を検出できる。この結果、溶着時において、部品保持ユニット３０全体を下降させて、電子部品片３００が基板４００に接触した瞬間を、極めて正確に検出することができる。
【００４７】
次に、図５を用いてホーン回転装置４０について説明する。同図（ａ）は、図３の矢印Ｉ方向から見たホーン回転装置４０の平面図であり、同図（ｂ）は、同ホーン回転装置４０の右側面図であり、同図（ｃ）は、図５（ａ）における矢視II−II方向から見た同ホーン回転装置４０の正面図である。
【００４８】
ホーン回転装置４０は、ホーン支持部材３４の係合部３４Ｅと係合するホーン回転用スライダ４２を左右（同図（ａ）の矢印Ｄ又はＥ方向）にスライドさせることによって、ホーン支持部材３４を回転させる。この結果、吸着ノズル３３を、吸着方向に対して垂直面内で回転（同図（ａ）の矢印Ｆ又はＧ方向）させることができる。ホーン回転装置４０は、上述したホーン回転用スライダ４２と、ホーン回転用スライダ４２を一方からスライド自在に支持するスライダ支持装置４４と、スライダ支持装置４４と連動して、ホーン回転用スライダ４２を吸着方向と垂直面内でスライドさせるスライダ移動装置４６と、ホーン回転用スライダ４２のスライド量を検出するスライダ位置検出装置４８を有して構成されている。
【００４９】
ホーン回転用スライダ４２は概略Ｃリング形状の板部材である。ホーン回転用スライダ４２は、支持面４２Ａと被駆動面４２Ｂを有している。支持面４２Ａは、スライダ支持装置４４におけるベアリング４４Ａと接触する部位となる。
【００５０】
また、ホーン回転用スライダ４２の被駆動面４２Ｂは、スライダ移動装置４６の圧電素子４７に形成される凸部４７Ａと当接する。従って、ホーン回転用スライダ４２は、ベアリング４４Ａと凸部４７Ａによって挟持されていることになる。この被駆動面４２Ｂには砂目のシボ加工が施されており、凸部４７Ａとの摩擦抵抗が大きくしている。詳細は後述するが、圧電素子４７の凸部４７Ａが、ホーン回転用スライダ４２の被駆動面４２Ｂを、両者間の摩擦抵抗によってスライドさせるようになっている。
【００５１】
スライダ支持装置４４は、ボールベアリングなどのベアリング４４Ａと、板ばね４４Ｂと、押えネジ４４Ｃと、板ばね固定台４４Ｄと、軸台４４Ｅと、保持軸４４Ｆと、台座４１を有して構成される。
【００５２】
台座４１は、方形の筒状に構成されており、内部にスライダ移動装置４６の圧電素子４７が収容される。この台座４１には、２個の軸台４４Ｅ、４４Ｅが設けられている。この軸台４４Ｅ、４４Ｅには、保持軸４４Ｆが離反可能な状態で保持される構造となっている。保持軸４４Ｆにはベアリング４４Ａが設けられる。
【００５３】
板ばね固定台４４Ｄは、台座４１の略中央に設けられる。板ばね４４Ｂは、２本の押えネジ４４Ｃ、４４Ｃにより板ばね固定台４４Ｄに固定される。板ばね４４Ｂの弾性力によって、保持軸４４Ｆが、軸台４４Ｅ側に押さえ付けられる。
【００５４】
詳細に、保持軸４４Ｆは、軸台４４Ｅに対して図５（ｃ）の上下方向に移動可能に設けられている。板ばね４４Ｂによって保持軸４４Ｆを軸台４４Ｅ側にに押さえ付けることによって、ベアリング４４Ａがホーン回転用スライダ４２側に付勢される。この結果、ホーン回転用スライダ４２は、スライダ移動装置４６の凸部４７Ａとベアリング４４Ａで挟み込まれる。この結果、凸部４７Ａが移動しない限り、ホーン回転用スライダ４２はスライドができない状態となる。なお、板ばね４４Ｂ、押さえネジ４４Ｃ、板ばね固定台４４Ｄは、本発明の押圧装置を構成する。
【００５５】
なお、本実施形態では、板ばね４４Ｂによりベアリング４４Ａをホーン回転用スライダ４２側に押さえ付けることによって、ホーン回転用スライダ４２のスライドを規制する構造としたが、これに限定されるものではなく、他の手法を用いることも可能である。
【００５６】
スライダ移動装置４６は、台座４１側に振動可能に支持される圧電素子４７を備える。この圧電素子４７は、詳細には一対の圧電素子片４７Ｂが内蔵されており、各圧電素子片４７Ｂに対して、相互に９０度位相ずらした周期電圧を加えるようになっている。
【００５７】
圧電素子４７には、ホーン回転用スライダ４２方向に突出する凸部４７Ａが設けられている。上述の２つの圧電素子片４７Ｂに対して、９０度の位相差を有する電圧を印加すると、図６に示されるように、この凸部４７Ａが楕円軌道に沿って高速で回転運動する。この回転方向は、適宜反転させることができる。この凸部４７Ａの楕円軌道を利用すれば、ホーン回転用スライダ４２を図６の左右両方向に移動させることができる。
【００５８】
なお、この凸部４７Ａの楕円軌道の活用手法は様々である。ここでは一つの凸部４７Ａの楕円軌道を利用して、ホーン回転用スライダ４２を移動させる場合を示したが、２つの凸部の楕円軌道を利用して移動させることもできる。
【００５９】
以上の結果、周期的に変化するプラス電圧又はマイナス電圧を圧電素子４７に連続的に入力することで、ホーン回転用スライダ４２をスライドさせて、吸着ノズル３３を所定の角度だけ回転させることができる。
【００６０】
なお、図５に示されるように、ホーン回転装置４０は、マグネット４８Ａとホール素子４８Ｂを有して構成されるスライダ位置検出装置４８を備えている。図マグネット４８Ａはホーン回転用スライダ４２側に設けられており、ホール素子４８Ｂは台座４１側に設けられている。マグネット４８Ａとホール素子４８Ｂは対向しており、ホーン回転用スライダ４２が左右方向に移動した場合、マグネット４８Ａとホール素子４８Ｂの距離が変化してホール素子４８Ｂ周囲の磁界も変動する。ホール素子４８Ｂでは、この磁界変動を検出して電気信号に変換して主制御部（図示省略）に送信する。主制御部では、ホール素子４８Ｂから受信した電気信号に基づいて、ホーン回転用スライダ４２のスライド位置を検出する。主制御部は、検出した位置情報に基づいて、ホーン回転用スライダ４２を左右方向に移動させるように制御する。なお、ホール素子４９Ｂや圧電素子４７を動作させるための電源や回路などは、台座４１に固定されている基板ボックス４９に内装されている。
【００６１】
次に、図３に戻って、部品保持ユニット案内装置５０は、ターレット１０と部品保持ユニット３０の間に設けられている。この部品保持ユニット案内装置５０は、ターレット１０外周において上下方向に配設されるレール５２と、レール５２に対してスライド可能に係合するスライド本体５４と、このスライド本体５４に固定されるテーブル５６と、このテーブル５６を常に上方に付勢する部品保持ユニット上方付勢装置５８を有して構成される直動装置である。
【００６２】
テーブル５６は、Ｌ型の板状部材であり、Ｌ型の１面には、部品保持ユニット３０のケース３１が固定され、他の面には、第１押下装置６０に押下げられる受圧部５６Ａが形成される。したがって、第１押下装置６０の押圧部材６８がテーブル５６の受圧部５６Ａを押し下げると、テーブル５６とともに部品保持ユニット３０全体が下方向に案内される。
【００６３】
部品保持ユニット上方付勢装置５８は、このテーブル５６をターレット１０に対して、上方向に常に付勢する装置である。詳細に、部品保持ユニット上方付勢装置５８は、ターレット１０の上面に固定される外筒５８Ａと、ターレット１０とテーブル５６の間に配置される圧縮ばね５８Ｃと、この圧縮ばね５８Ｃを保持する軸部材５８Ｂを有して構成されている。軸部材５８Ｂの上端はテーブル５６側に固定されており、同下端は、外筒５８Ａの内部にスライド可能に挿入される。また、圧縮ばね５８Ｃは、一端ターレット１０に当接され、他端はテーブル５６に当接されて、圧縮状態で配設されている。したがって、圧縮ばね５８Ｃは、テーブル５６を上方向に付勢させる。これにより、部品保持ユニット３０は、部品保持ユニット駆動装置８０からの外力が付与されない限り、常に上方側で静止するようになっている。
【００６４】
部品保持ユニット駆動装置８０は、第１押下装置６０、及び第２押下装置７０を有して構成されている。なお、部品保持ユニット駆動装置８０は、駆動装置基台９０に搭載されている。この部品保持ユニット駆動装置８０は、吸着位置Ｕと、溶着位置Ｗの上方において、半径方向にオフレットした状態でそれぞれ配置される。なお、本実施形態では、部品保持ユニット駆動装置８０が半径方向内側にオフセット配置されることで、部品保持ユニット３０の真上の空間が開放される。この結果、例えば、供給位置確認カメラ９２の撮像方向に対して、部品保持ユニット駆動装置８０が干渉することを回避できる。
【００６５】
第１押下装置６０は、モータ６２と、カム６４と、第２押下装置案内機構６６と、押圧部材６８を有して構成されている。
【００６６】
第２押下装置案内機構６６は、レール６６Ａと、スライド本体６６Ｂと、テーブル６６Ｃと、カム受け部材６６Ｄを有して構成される直動装置である。レール６６Ａは、駆動装置基台９０のレール取付部９０Ａに上下方向に設けられる。レール６６Ａには、スライド本体６６Ｂがスライド可能に係合される。スライド本体６６Ｂにはテーブル６６Ｃが固定されている。また、テーブル６６Ｃには、第２押下装置７０、カム受け部材６６Ｄ、及び押圧部材６８が固定されている。
【００６７】
カム６４は、モータ６２の出力軸６２Ａに固定された扁平のカムであり、１回転の任意の位置でカム受け部材６６Ｄに当接して、カム受け部材６６Ｄを押し下げる。したがって、第１押下装置６０は、カム受け部材６６Ｄを押し下げることで、テーブル６６Ｃを押し下げる。
【００６８】
押圧部材６８は、テーブル６６Ｃの下側に突出するように設けられた棒状部材である。この押圧部材６８は、部品保持ユニット案内装置５０のテーブル５６に形成された受圧部５６Ａを押し下げる。したがって、押圧部材６８は、テーブル５６とともに部品保持ユニット３０全体を押し下げることができる。
【００６９】
第２押下装置７０は、第１押下装置６０のテーブル６６Ｃに固定された基台７６と、基台７６に固定されるボイスコイルモータ７４を有して構成される。ボイスコイルモータ７４は、入力された電圧に応じて、予め設定されている圧力（付勢力）で、先端側に設けられた出力軸７２を移動させることが出来る。ボイスコイルモータ７４の出力軸７２は、部品保持ユニット３０に設けられたホーン支持部材３４の受圧部３４Ｂの上に配置されている。したがって、ボイスコイルモータ７４は、出力軸７２を下降することによって、ホーン支持部材３４の拡張プレート３４Ｄ（受圧部３４Ｂ）を任意の力で押圧できるようになっている。なお既に述べたように、拡張プレート３４Ｄは半径方向内側に拡張されているので、この結果、ボイスコイルモータ７４を半径方向内側にオフセット配置することができる。
【００７０】
図３（ａ）に示されるように、部品保持ユニット駆動装置８０は、第１押圧装置６０によって部品保持ユニット３０全体を押し下げる。そして、電子部品３００が基板４００に当接した瞬間、ホーン保持部材３４は、ケース３１に対して上方に相対移動する。ホーン保持部材３４がケース３１に対して上方に相対移動すると、ホーン位置検出装置３８は、その移動を極めて素早く検出して、電気信号を主制御部（図示省略）へ送信し、第１押圧装置６０を停止する。なお、本実施形態では、ホーン保持部材３４が、磁力（ホーン側マグネット３６Ａとケース側マグネット３６Ｂの反発力）によって磁気浮上していることから、ホーン保持部材３４に対して極めて小さい外力が付加される場合でも、ケース３１に対して素早く相対移動できる。従って、マグネットによる磁気浮上と、このマグネットを磁気を利用した位置検出によって、極めてコンパクトな構成としながらも、高精度の検出が可能となっている。
【００７１】
ホーン位置検出装置３８によってホーン保持部材３４の相対移動が検知された後、第２押下装置７０のボイスコイルモータ７４の出力軸７２下降させる。ボイスコイルモータ７４の出力軸７２により、ホーン支持部材３４の受圧部３４Ｂに所定の押圧力を加える。この押圧力としては、例えば、最初は０からスタートして線形的に力を増大して最終的には４ニュートン[Ｎ]になるように印加する。これにより、ホーン支持部材３４に固定された吸着ノズル３３に所定の押圧力が付与され、所定の圧力で電子部品片３００と基板４００を加圧することができる。この押圧力の増大に連動して、超音波振動の振幅も０から線形的に増大させるようにすることで、安定的に電子部品片３００と基板４００が溶着することができる。なお、ボイスコイルモータ７４によるホーン支持部材３４の押圧力は、ボイスコイルモータ７４に入力する電圧により任意に設定することができる。
【００７２】
＜溶接動作＞
【００７３】
次に、チップボンダ１による電子部品片３００と基板４００の超音波溶着の動作について説明する。
【００７４】
図８は、本実施形態に係るチップボンダ１、電子部品片供給装置１２０及び基板供給装置２２０において、部品保持ユニット３０を６個備えるようにした場合の平面図である。なお、同図においては、チップボンダ１は、６個の部品保持ユニット３０がターレット１０の周方向に約６０°間隔に設けられている。
【００７５】
なお、図８（ａ）において、供給位置Ｕにある部品保持ユニットを部品保持ユニット３０Ａと定義し、これを基準に時計回りに部品保持ユニット３０Ｂ〜３０Ｆと定義する。なお、部品保持ユニットの数や配置間隔は上記に限定されるものではなく、例えば、４個の部品保持ユニットを約９０°間隔で設けたり、８個の部品保持ユニットを約４５°間隔で設けるようにしても好ましい。また、供給位置Ｕに対して６０度進んだ位置が吸着状態確認位置Ｖとなっており、更に１２０度進んだ位置が溶着位置Ｗとなる。更に６０度進んだ位置が研磨位置Ｔとなる。
【００７６】
まず、電子部品片供給装置１２０は、電子部品片３００を所定の供給位置Ｕに移動させる。この時、主制御部（図示省略）は、供給位置確認カメラ９２により、電子部品片供給装置１２０により供給された電子部品片３００の位置を撮影し、撮影した画像データに基づいて、電子部品片３００が所定の位置に供給されたか否かを判定する。主制御部は、電子部品片３００が所定の供給位置Ｕからずれていると判定した場合、電子部品片供給装置１２０を制御し、電子部品片３００を所定の供給位置Ｕに移動させる。なお、供給位置確認カメラ９２による電子部品片３００の撮像は、上方に部品保持ユニット３０Ｂ〜３０Ｆが存在していないタイミングを計って実行される。
【００７７】
図８（ａ）に示されるように、チップボンダ１は、部品保持ユニット３０Ａの吸着ノズル３３によって、供給位置Ｕに供給される電子部品片３００を吸着保持する。吸着保持完了後、更に、ターレット１０を６０度回転させて、部品保持ユニット３０Ａの電子部品片３００を吸着状態確認位置Ｖに搬送する（同図（ｂ）参照）。そして、主制御部は、吸着状態確認位置Ｖに搬送された電子部品片３００の吸着角度を吸着位置確認カメラ９３により下側から撮影する。主制御部は、撮影した画像データに基づいて、電子部品片３００が所定の角度とずれているか否かを判定する。主制御部３００は、電子部品片３００の保持角度が所定の角度からずれていると判定した場合、ホーン回転装置４０を駆動し、吸着ノズル３３を回転させて電子部品片３００の角度を調整する。
【００７８】
なお、この時、チップボンダ１は、電子部品片供給装置１２０により供給位置Ｕに供給された電子部品片３００を、部品保持ユニット３０Ｂの吸着ノズル３３により吸着保持する。
【００７９】
チップボンダ１は、ターレット１０をさらに１２０度回転させて、部品保持ユニット３０Ａの吸着ノズル３３に吸着保持された電子部品片３００を、基板供給装置２２０によって溶着位置Ｗに供給された基板４００の真上に搬送する（同図（ｃ）参照）。主制御部は、溶着位置確認カメラ９４により、基板供給装置２２０により供給された基板４００の位置を撮影し、撮影した画像データに基づいて、基板４００が所定の溶着位置Ｗに配置されているか否かを判定する。主制御部は、基板４００が所定の溶着位置Ｗからずれていると判定した場合、基板供給装置２２０を制御し、基板４００を所定の溶着位置Ｗに配置する。なお、溶着位置確認カメラ９４による基板４００の撮像は、上方に部品保持ユニット３０Ｂ〜３０Ｆが存在していないタイミングを計って実行される。この状態で、部品保持ユニット３０Ａの電子部品片３００の基板４００へ搭載して超音波溶着を行う。
【００８０】
なお、この時、前述と同様に、主制御部は、吸着状態確認位置Ｖにおいて、吸着位置確認カメラ９３で部品保持ユニット３０Ｃの吸着ノズル３３に吸着ノズル３３に吸着保持されている電子部品片３００を撮影することにより、電子部品片３００の角度を検査及び調整する。また、部品保持ユニット３０Ｄの吸着ノズル３３で、電子部品片供給装置１２０により供給位置Ｕに供給された電子部品片３００を吸着する。なお、主制御部は、前述と同様に、チップボンダ１が部品保持ユニット３０Ａを溶着位置Ｗに搬送する前に、吸着位置確認カメラ９３により、部品保持ユニット３０Ｂの吸着ノズル３３に吸着保持されている電子部品片３００の角度を撮影し、撮影した画像データに基づいてホーン回転装置４０を駆動して、吸着ノズル３３を回転させることによって、電子部品片３００の角度を所定の角度に調整する。
【００８１】
その後チップボンダ１は、図８（ｄ）に示されるように、ターレット１０をさらに６０度回転させて、超音波溶着作業が完了した部品保持ユニット３０Ａを研磨位置Ｔに搬送する。この研磨位置Ｔでは必要に応じて吸着ノズル３３の先端を研磨する。吸着ノズル３３の先端は、超音波溶着によって偏って摩耗しやすいため、所定回数の溶着作業を行うと平滑度が悪化する。従って、このように定期的に研磨することで、先端を常に水平に維持する。なお、この研磨作業は、毎回実行しても良いが、予め設定した周期で実行することが好ましい。なお、部品保持ユニット３０Ａの吸着ノズル３３を研磨している最中に、部品保持ユニット３０Ｂは、溶着位置Ｗにおいて電子部品片３００を基板４００に超音波溶着することができる。
【００８２】
その後、チップボンダ１は、部品保持ユニット３０Ｂ〜３０Ｆについて、上記と同様の動作を繰り返し行い、電子部品片３００の基板４００への超音波溶着を行う。
【００８３】
本実施形態のチップボンダ１は、部品保持ユニット３０が、ターレット１０の周方向に所定の間隔で複数設けられている。この結果、複数の部品保持ユニット３０が周設されたターレット１０を回転することで、複数の電子部品片３００を供給位置Ｕ及び溶着位置Ｗに略同時に搬送することができ、電子部品片３００の供給や電子部品片３００と基板４００の溶着を高速で行うことができる。また、電子部品片３００の吸着作業や溶着作業等を行っている最中に、研磨位置Ｔにおいて吸着ノズル３３のメンテナンスを行うことも可能となり、長期間に亘って搭載サイクルタイムを短くすることが出来る。
【００８４】
また、チップボンダ１の部品保持ユニット３０は、吸着ノズル３３を備えた超音波ホーン３２を備えている。これによって、チップボンダ１は、電子部品片３００を保持した後、ターレット１０を回転させるだけで、電子部品片３００と基板４００との溶着を連続的に行うことができ、最小工数で効率的に電子部品片３００の溶着を行うことができる。
【００８５】
また、本チップボンダ１は、供給位置Ｕと溶着位置Ｗの上側に、部品保持ユニット駆動装置８０を、ターレット１０から独立して固定配置している。したがって、部品保持ユニット駆動装置８０を、全ての部品保持ユニット３０に対応させて１つずつ設ける必要はなくなり、ターレット１０の重量を軽くすることができる。この結果、ターレット１０のイナーシャを小さくできるので、ターレットの回転程度を向上させることができる。また、例えば、４つ又はそれ以上の部品保持ユニット３０を有する場合でも、部品保持ユニット駆動装置８０は２つで済む。なお、研磨装置を配置する場合は、研磨位置Ｔの上にも部品保持ユニット駆動装置８０を配置しておくようにする。
【００８６】
更にチップボンダ１は、第１押下装置６０により部品保持ユニット３０全体を速い速度で下方向に移動させた後、第２押下装置７０により、ホーン支持部材３４に対して必要な圧力を付加できる。したがって、作業時間を更に短縮することができる。
【００８７】
また、チップボンダ１はホーン回転装置４０を備えているので、ホーン回転用スライダ４２を介してホーン支持部材３４を回転させることによって、吸着ノズル３３に吸着される電子部品片３００の角度を自在に調整することができる。
【００８８】
またチップボンダ１は、ホール素子を備えるホーン位置検出装置３８を用いて、ケース３１に対するホーン支持部材３４の位置を高精度で検出することによって、吸着ノズル３３に吸着保持される電子部品片３００が基板４００と接触した瞬間を、高精度且つ素早く検出できる。また、このようにホーン支持部材３４を磁気浮上させている磁石を利用して、ホーン支持部材３４がホーン支持部材３４の位置を検出するようにしているので、部品保持ユニット３０をコンパクト且つ軽量化できる。この結果、ターレット１０に対して複数の部品保持ユニットを搭載することが可能になる。
【００８９】
この際、ホーン付勢部材３６は、ホーン側マグネット３６Ａとケース側マグネット３６Ｂの反発力又は吸引力でホーン支持部材３４を上方向に磁気浮上させている。この結果、バネ等で保持する場合と比較して、ホーン支持部材３４を小さい外力で素早く移動させることが可能となる。従って、電子部品片３００が基板４００と接触した際に、両者に作用する衝撃を吸収することが可能となり、電子部品の品質を高めることが出来る。
【００９０】
また、ホーン位置検出装置３８は、ケース３１の収容空間３１Ａ内で、ホーン側マグネット３６Ａ又はケース側マグネット３６Ｂの近傍に設けられるホール素子としている。これにより、ホーン位置検出装置３８は、ケース側マグネット３６Ｂに対して相対的に移動するホーン側マグネット３６Ａの磁界の変化を検出することによって、ホーン支持部材３４の位置を検出することができる。このように、磁気浮上で利用しているマグネットを位置検出で活用することで、コンパクト化が可能となる。なお、ホーン支持部材３４側にホール素子を設置する場合は、ケース側マグネット３６Ｂの磁界の変化を活用することもできる。
【００９１】
また、スライダ支持装置４４は、ホーン回転用スライダ４２をベアリング４４Ａと圧電素子４７の凸部４７Ａで挟む構造としている。したがって、ホーン回転用スライダ４２は、この圧電素子４７によって所定の方向に自在にスライドすることができる。
【００９２】
また、ホーン回転用スライダ４２は、ベアリング４４Ａと当接する面に、凸部４７Ａとの摩擦力が大きくなるように形成された被駆動面４２Ｂが形成されている。これによって、ホーン回転用スライダ４２は、スライド規制時には、凸部４７Ａとベアリング４４Ａの挟持力によって確実に押さえられ、一方で、移動させる際にも、凸部４７Ａが被駆動面４２Ｂを介してスライド方向の力を付勢することで、容易にスライドさせることができる。
【００９３】
また、超音波ホーン３２は、ターレット１０の半径方向に超音波振動するように配置されている。したがって、ターレット１０の回転方向に悪影響を与えることなく、超音波ホーン３２を振動させることができる。この結果、吸着ノズル３３の正確な位置決め及び高精度な溶着作業を行うことができる。
【００９４】
尚、本発明のチップボンダ１は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、電子部品片と基板などの相手側部材の超音波溶着の分野において幅広く利用することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１ チップボンダ
１０ ターレット
２０ ターレット駆動モータ
３０ 部品保持ユニット
４０ ホーン回転装置
５０ 部品保持ユニット案内装置
６０ 第１押下装置
７０ 第２押下装置
８０ 部品保持ユニット駆動装置
３００ 電子部品片
４００ 基板
Ｕ 供給位置
Ｖ 吸着状態確認位置
Ｗ 溶着位置
Ｔ 研磨位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品片を相手側となる電子部品に超音波溶着するチップボンダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品片（例えば、Ｓｉ基板を利用したＩＣチップ、水晶振動子、水晶・リチウムタンタレート・ニオブ酸リチウムなどの素材を利用したＳＡＷフィルターやＳＡＷ振動子など）を相手側となる電子部品（例えば、基板）に溶着する装置として、超音波振動を用いて溶着する装置（例えば、超音波フリップチップボンダ）が一般的に用いられている。近年、電子部品の大量生産によるコストダウンを図るため、短時間で電子部品を溶着できる高速動作可能な超音波フリップチップボンダが検討されている。一般的に、超音波フリップチップボンダにおいて高速動作を実現する為に、例えば、ＩＣチップを基板まで搬送して超音波溶着するロボットアームを複数台備えるようにし、ＩＣチップの基板への搬送と溶着を交互に行うようにしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した高速動作可能な超音波フリップチップボンダは、超音波を発生させる搭載ヘッドが大型化しやすく、更に、この搭載ヘッドを高速で動作するロボットアームを複数台備える必要があり、装置自体の構造が複雑で大型化してしまうとともに、装置の製造コストが増大するという問題があった。
【０００４】
また、複数台のロボットアームを高速、且つ高精度に制御しなければならないため、複雑な制御プログラムが必要になるとともに、その制御プログラムを高速で処理するための高性能な制御装置が必要になるという問題があった。
【０００５】
また、搭載ヘッドに設けられる超音波ホーンは、ＩＣチップを吸着して基板に搬送し、超音波を印加してＩＣチップを基板に溶着させる。従って、ホーンの先端が傷みやすいので、定期的に交換したり、砥石によってホーン先端を定期的に研磨する必要があった。メンテナンスを行っている間は、ロボットアームを停止させなければならないため、搭載のサイクルタイムが大幅に悪化するという問題があった。
【０００６】
本発明は、斯かる実情に鑑み、電子部品片と相手側部材の超音波溶着を、簡単な構造で、且つ高速に行えるチップボンダを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者の鋭意研究により、上記目的は以下の手段によって達成される。
【０００８】
即ち、上記目的を達成する本発明は、中心軸を回転軸として回転可能に支持されるターレットと、出力軸に前記ターレットが接続されるターレット駆動モータと、前記ターレットの周方向に複数設けられて、電子部品片を保持し、該電子部品片を相手側部材に溶着する部品保持ユニットと、前記ターレットと前記部品保持ユニットの間に設けられて、前記部品保持ユニットを前記ターレットに対して上下方向に移動自在に案内する部品保持ユニット案内装置と、前記部品保持ユニットの上側に設けられ、前記部品保持ユニットを押圧することによって、該部品保持ユニットを下方向に移動させる部品保持ユニット駆動装置と、を備え、前記部品保持ユニットは、前記電子部品片を吸着する吸着ノズルが設けられる超音波ホーンと、前記超音波ホーンを超音波振動可能に支持するホーン支持部材と、前記ホーン支持部材を上下方向に摺動可能に支持するケースと、を備えることを特徴とするチップボンダである。
【０００９】
また、上記目的を達成するチップボンダの前記部品保持ユニット駆動装置は、第１押下装置及び第２押下装置を備え、前記第１押下装置は、前記部品保持ユニット全体を、前記ターレットに対して下方向に押し下げるようにし、前記第２押下装置は、前記吸着ノズルを、前記部品保持ユニットの前記ケースに対して下方向に押し下げることを特徴とする。
【００１０】
また、上記目的を達成するチップボンダの前記部品保持ユニット駆動装置は、前記ターレットから独立した状態で設けられ、少なくとも電子部品片供給装置から前記電子部品片が供給される位置上及び前記電子部品片を前記相手側部材に溶着する位置上に固定配置されることを特徴とする。
【００１１】
また、上記目的を達成するチップボンダは、 前記超音波ホーンを回転させるホーン回転装置を備え、前記ホーン回転装置は、前記部品保持ユニットの前記ホーン支持部材に設けられる係合部と係合するホーン回転用スライダと、前記ホーン回転用スライダの一方の面に当接して、該ホーン回転用スライダのスライド自在に支持するスライダ支持装置と、該ホーン回転用スライダの他方の面に当接して、該ホーン回転用スライダを移動させるスライダ移動装置と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、上記目的を達成するチップボンダの前記部品保持ユニットは、前記ホーン支持部材を上方に付勢するホーン付勢装置と、前記ホーン支持部材の上下方向の位置を検出するホーン位置検出装置と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、上記目的を達成するチップボンダの前記ホーン付勢装置は、前記ホーン支持部材側に固定配置されるホーン側マグネットと、前記ホーン側マグネットと対向して、前記ケース側に固定配置されるケース側マグネットと、を備え、前記ホーン側マグネット及び前記ケース側マグネットは、相互に吸着又は反発することで、前記ホーン支持部材を上方に付勢することを特徴とする。
【００１４】
また、上記目的を達成する、チップボンダは、前記部品保持ユニット駆動装置は、前記吸着ノズルに吸着保持されている前記電子部品片が前記相手側部材に当接することよって変化した前記ホーン側マグネットと前記ケース側マグネットの磁力を、前記ホーン位置検出装置が検出したことを契機として、前記第１押下装置の押下動作を停止させることを特徴とする。
【００１５】
また、上記目的を達成するチップボンダの前記ホーン位置検出装置は、前記ホーン側マグネット又は前記ケース側マグネットに近接して、前記ケースに固定配置されるホール素子を備え、前記ホール素子は、該ホーン側マグネット又は前記ケース側マグネットの磁力の変化量を検出し、該検出した磁力の変化量を電気信号に変換することを特徴とする。
【００１６】
また、上記目的を達成するチップボンダの前記部品保持ユニット駆動装置は、前記ホーン位置検出装置の検出信号に基づいて、前記第１押圧装置の押下動作を停止すると共に、前記第２押下装置の押下動作を開始して、前記吸着ノズルに任意の押圧力を与えることを特徴とする。
【００１７】
また、上記目的を達成するチップボンダの前記スライダ支持装置は、前記ホーン回転用スライダに当接するベアリングと、前記ベアリングを前記ホーン回転用スライダに押しつける押圧装置と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、上記目的を達成するチップボンダの前記押圧装置は、前記ベアリングの回転軸の周囲に設けられ、前記ベアリングの前記回転軸を前記ホーン回転用スライダ方向に付勢する板ばねを備えることを特徴とする。
【００１９】
また、上記目的を達成するチップボンダの前記スライダ移動装置は、前記ホーン回転用スライダに当接する凸部を有する圧電素子を備えて構成され、前記圧電素子に電圧を加えることで変形させて、前記凸部を円軌道で移動させることで、前記ホーン回転用スライダを任意の距離だけスライドさせることを特徴とする。
【００２０】
なお、上記目的を達成するチップボンダの前記ホーン回転用スライダは、前記スライダ支持装置に挟持される被挟持部と、前記スライダ移動装置の前記凸部と当接する当接部を有することが好ましい。
【００２１】
また、上記目的を達成するチップボンダの前記超音波ホーンは、該超音波ホーンの振動方向が前記ターレットの径方向となるように設けられていることを特徴とする。
【００２２】
また、上記目的を達成するチップボンダは、前記ターレットによる前記部品保持ユニットの移動軌跡上に、前記超音波ホーンの先端を研磨する研磨装置が配置されることを特徴とする。
また、上記目的を達成するチップボンダの前記部品保持ユニット駆動装置は、前記部品保持ユニットの真上に対して前記ターレットの半径方向にオフセットされた状態で配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、電子部品片と相手側部材の超音波溶着を、簡単な構造で、且つ高速に行えるチップボンダを提供できるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係るチップボンダの全体構造を示す正面図である。
【図２Ａ】同チップボンダの全体構造を示す側面図である。
【図２Ｂ】同チップボンダの（ａ）平面図、及び（ｂ）ターレットの開放状態を示す図である。
【図３】（ａ）（ｂ）同チップボンダの部品保持ユニットを側面から見た断面図、及び部品保持ユニット駆動装置並びに部品保持ユニット案内装置の側面図である。
【図４】（ａ）超音波ホーンの側面図であり、（ｂ）超音波ホーンの下面図であり、（ｃ）超音波ホーンの振動状態を示す下面図である。
【図５】（ａ）は、図３（ａ）における矢印I方向から見たホーン回転装置の平面図であり、（ｂ）同ホーン回転装置の右側面図であり、（ｃ）は、図５（ａ）における矢視II−II方向から見た同ホーン回転装置の正面図である。
【図６】スライダ移動装置の圧電素子によってホーン回転用スライダを移動させる状態を示す図である。
【図７】部品保持ユニットにおける、マグネットを利用したホーン保持部材の位置検出方法を示す図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）本実施形態に係るチップボンダ、電子部品片供給装置及び基板供給装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２６】
図１及び図２Ａは、本発明の実施形態に係るチップボンダ１の全体構造を示す正面図である。
【００２７】
チップボンダ１は、ターレット１０と、ターレット駆動モータ２０と、部品保持ユニット３０と、ホーン回転装置４０と、部品保持ユニット案内装置５０と、部品保持ユニット駆動装置８０と、部品保持ユニット駆動装置８０及びターレット駆動モータ２０が配置される駆動装置基台９０と、この駆動装置基台９０が保持される脚部９５を備えて構成される。なお、駆動装置基台９０は、自身に配置される部品保持ユニット駆動装置８０が、部品保持ユニット３０の吸着ノズル３３により電子部品片３００を吸着する供給位置Ｕ、吸着された電子部品片３００を基板４００に溶着する溶着位置Ｗの上側に配設される。駆動装置基台９０は、その他の位置（例えば、溶着不良の電子部品片３００と基板４００を不良品トレイに振り落とす位置）に配設されていても好ましい。
【００２８】
また、トレイ１００に載置された電子部品片３００は、ＸーＹテーブルから構成される電子部品片供給装置１２０によりＸーＹ方向（紙面の左右及び手前奥方向）に移動され、所定の供給位置Ｕに供給される。また、電子部品片３００の供給位置Ｕへの供給は、上方に配置される供給位置確認カメラ９２で撮影した電子部品片３００の画像データに基づいて、主制御部（図示省略）が電子部品片供給装置１２０をＸーＹ方向に移動することにより行われる。
【００２９】
また、チップボンダ１を挟んで、電子部品片供給装置１２０と略反対側（ターレット１０の回転移動経路に沿って１８０度の位相差を有する場所）には、基板４００が載置されたトレイ２００をＸーＹ方向に移動させる基板供給装置２２０が設けられている。基板供給装置２２０は、トレイ２００の載置された基板４００を溶着位置Ｗに供給する。また、基板４００の溶着位置Ｗへの供給は、上方に配置される溶着位置確認カメラ９４で撮影した基板４００の画像データに基づいて、主制御部（図示省略）が基板供給装置２２０をＸーＹ方向に移動することにより行われる。
【００３０】
また、部品保持ユニット３０の回転移動経路上の供給位置Ｕと溶着位置Ｗの途中（ここでは供給位置Ｕから９０度の位相差を有する場所）に、下側から部品保持ユニット３０を撮影する吸着位置確認カメラ９３が設けられている。吸着位置確認カメラ９３は、吸着ノズル３３に吸着保持された電子部品片３００の角度を撮影して、撮影した画像データを主制御部に送信する。そして、主制御部は、その画像データに基づいて、ホーン回転装置４０を動作させて、電子部品片３００が所定の角度になるように吸着ノズル３３を回転制御する。吸着ノズル３３により吸着保持された電子部品片３００の吸着状態（角度）を確認する位置を、ここでは吸着状態確認位置Ｖと言う
【００３１】
また更に、部品保持ユニット３０の回転移動経路上の溶着位置Ｗと供給位置Ｕの途中（ここでは溶着位置Ｗから９０度の位相差を有する場所）に、研磨装置９８が設けられている。研磨装置９８は、吸着ノズル３３の先端が当接することで、この先端を自動的に研磨する。従って、部品保持ユニット３０が、溶着位置Ｗや供給位置Ｕで、供給作業や溶着作業を行っている間に、他の部品保持ユニット３０の吸着ノズル３３のメンテナンスを行うことが可能となる。なお、この研磨装置９８によって吸着ノズル３３を研磨する位置を、ここでは研磨位置Ｔと言う。
【００３２】
上記のように、チップボンダ１は、ターレット１０を回転することにより、部品保持ユニット３０に設けられた吸着ノズル３３を供給位置Ｕ、吸着状態確認位置Ｖ、溶着位置Ｗ、研磨位置Ｔの順番に搬送することができるようになっている。なお、ここでは部品保持ユニット３０がターレット１０の周囲に９０度間隔で４箇所に配置される場合を示しているので、この供給位置Ｕ、吸着状態確認位置Ｖ、溶着位置Ｗ、研磨位置Ｔの各位相差が９０度に設定されるが、例えば図８で後述するように部品保持ユニット３０がターレット１０の周囲に６０度間隔で６箇所に配置される場合は、供給位置Ｕ、吸着状態確認位置Ｖ、溶着位置Ｗ、研磨位置Ｔについても、６０度の位相差の倍数となる場所に設定する必要がある。
【００３３】
ターレット１０は、円盤形状、又は５角形又は６角形等の多角形形状の円板状部材である。ターレット１０は、自身の中心軸を回転軸として、ターレット駆動モーター２０に回転可能に同軸状態で支持されている。この結果、ターレット１０は、ターレット駆動モータ２０の回転に連動して回転するようになっている。なお、ターレット駆動モータ２０の出力軸は、ここではターレット１０に直接接続されているが、減速ギアなどを介して間接接続されていても好ましい。また、ターレット１０は、上述した形状に限定されるものではなく、例えば、円筒の外周面から外側に向かって放射状に突出するように形成された複数の凸部（アーム）を有する星型又はヒトデ型等であっても好ましい。
【００３４】
ターレット駆動モータ２０は、ＤＤモータ（ダイレクト・ドライブ・モータ）を用いており、ターレット１０の回転方向の位置決めを高い角度精度で行えるようになっている。なお、ターレット駆動モータ２０は、ＤＤモータに限定されるものではなく、ＤＣモータやステッピングモータ等であっても好ましい。つまり、ターレット駆動モータ２０は、固定側（ステータ）と回転側（ロータ）を有し、どちらか１方が回転変化する磁界を発生し、その磁界変化によってロータに駆動力を与えることによって、ロータが回転するものであれば、その他の装置でも良い。なお、自身で出力軸の回転量を検出できないモータ（例えば、ＤＣモータ）を用いる場合、出力軸の回転角度を検出するための回転角度検出装置（例えば、ロータリーエンコーダ等）を設け、モータの回転角度を高精度に検出して制御できるようにすることが望ましい。
【００３５】
図２Ｂ（ａ）に示されるように、このターレット駆動モータ２０は、上方の駆動装置基台９０に固定されている。従って、ターレット１０は、ターレット駆動モータ２０を介して駆動装置基台９０に保持されていると考えることも出来る。この駆動装置基台９０は、更に脚部９５によって揺動自在に保持されている。従って、ターレット１０をメンテナンスする際は、図２Ｂ（ｂ）に示されるように、脚部９５に対して駆動装置基台９０を上方に揺動させることで、ターレット１０の全体を上方に開放することが可能となっている。
【００３６】
図２Ｂ（ａ）に示されるように、部品保持ユニット３０は、ターレッ１０の周方向に等間隔で複数（ここでは４個）設けられるとともに、下側には吸着ノズル３３を有する超音波ホーン３２を備えている。なお、この部品ユニット３０は、ターレット１０の外周において、半径方向外側に突出するように配置されている。このようにすることで、複数の部品保持ユニット３０の周方向の間に空間Ｓを確保できる。従って、供給位置Ｕの上方に配置される供給位置確認カメラ９２は、部品保持ユニット３０が存在しないタイミングを見計らって、空間Ｓを介して電子部品片供給装置１２０を上方から撮像して、電子部品片３００の位置決めを行うようにしている。同様に。溶着位置Ｗの上方に配置される溶着位置確認カメラ９４は、部品保持ユニット３０が存在しないタイミングを見計らって、空間Ｓを介して基板４００を撮像し、所定の場所に電子部品片３００を溶着するようになっている。
【００３７】
このチップボンダ１は、ターレット１０を任意の角度だけ回転させることで、所定の部品保持ユニット３０の吸着ノズル３３を任意の位置に移動させる。また、部品保持ユニット３０は、移動先の任意の位置（例えば、供給位置Ｕ又は溶着位置Ｗ）で、超音波ホーン３２の吸着ノズル３３で電子部品片３００を吸着保持したり、超音波ホーン３２の超音波振動により、吸着保持した電子部品片３００を基板４００を超音波溶着したりできる。吸着ノズル３３は、内部に吸入経路３３Ａが形成されており、特に図示しない真空ポンプと接続されている。真空ポンプは、吸入経路３３Ａを介して吸着ノズル３３の先端に負圧を発生させる。これにより、吸着ノズル３３が電子部品片３３Ａを吸着する。
【００３８】
詳細に、部品保持ユニット３０は、図３に示されるように、ケース３１と、超音波ホーン３２と、ホーン支持部材３４と、ホーン付勢装置３６と、ホーン位置検出装置３８を備えて構成される。超音波ホーン３２は、超音波発振器（図示省略）により、６０ｋＨｚ帯、具体的には６３ｋＨｚ程度の周波数を有する電気信号を与えられ、機械的な振動エネルギーに変換できるようになっている。なお、超音波発振器から発生する電気信号の周波数は、溶着する電子部品片によって異なり、上記の周波数範囲に限定されるものではない。
【００３９】
ケース３１の内部の収容空間３１Ａには、後述するホーン支持部材３４の軸部３４Ｃ、ホーン付勢装置３６、ホーン位置検出装置３８が収容される。更に、ケース３１には摺動通路３１Ｂが形成されており、ホーン支持部材３４の軸部３４Ｃが、スライド可能に挿通される。なお、収容空間３１Ａと摺動通路３１Ｂは連通して形成され、摺動通路３１には、軸部３４Ｃを上下方向に摺動可能、且つ軸中心に回転可能に支持する支持部材３５が設けられている。本実施形態では支持部材３５としてボールベアリングが用いられている。この支持部材３５は、摺動通路３１Ｂにおける上下２か所に設けられている。これによって、ホーン支持部材３４は、ケース３１に対し、上下方向及び回転方向のどちらにも可動できるようになっている。また、収容空間３１Ａの下側には、ケース側マグネット３６Ｂをケース３１に固定するためのケース側マグネット固定部３１Ｄが設けられている。
【００４０】
超音波ホーン３２のホーン本体部３２Ｘは、図４（ａ）及び（ｂ）に示されるように、図３の矢印Ｉ方向（上下方向）から見て、概略直方体形状で、長手方向の中心部近傍が括れた形状になっている。また、超音波ホーン３２は、括れている部分の略中心に吸着ノズル３３が端面から下方向に突出形成されている。ホーン本体部３２Ｘには、長手方向及び幅方向に対象の４箇所に薄板状の連結部３２Ｂが形成され、更にこの連結部３２Ｂには固定部３２Ａが形成される。この固定部３２Ａは、ホーン支持部材３４のホーン取付部３４Ａに固定される。したがって、超音波ホーン３２は、ホーン支持部材３４のホーン取付部３４Ａに対して固定部３２Ａのみで接続されており、その他の部分では接触していない構造となっている。
【００４１】
特にホーン本体部３２Ｘは、薄板状の連結部３２Ｂによって保持されるので、ホーン支持部材３４への固定による振動減衰は殆どなく、入力される電気信号に基づく超音波振動を確実に行うことができる。例えば、超音波発生器から所定の周波数（例えば６３ｋＨｚ程度）の電気信号が超音波ホーン３２に入力されると、ホーン本体部３２Ｘは、図４（ｃ）に示されるように、連結部３２Ｂの弾性変形により同図の左右方向（矢印Ｂ、Ｃ方向）で、且つ吸着方向と垂直面内で連続的に振動する。なお、ホーン本体部３２Ｘにおける連結部３２Ｂが形成される位置は、振動モードにおいて最も振動（振幅）が少ない点が設定されている。
【００４２】
また、本実施形態では、超音波ホーン３２は、吸着ノズル３３の近辺がくびれた形状になっており、更に、ターレット１０の周方向と垂直方向に超音波振動するように配設されている。即ち、超音波ホーン３２の長手方向が、ターレット１０の半径方向に向くようにして配置される。このこの結果、吸着ノズル３３におけるターレット１０の周方向の前後に余裕空間が形成されるので、例えば、ターレット１０の周方向に沿って、より多くの部品保持ユニット３０を配置することも可能になる。また、既に述べたように、このターレット１０の上方に配置される供給位置確認カメラ９２や溶着位置確認カメラ９４が撮像する際、超音波ホーン３２が半径方向に延在すれば邪魔にならないで済む。即ち、供給位置確認カメラ９２や溶着位置確認カメラ９４、ターレット１０によって周方向に移動する超音波ホーン３２（部品保持ユニット３０）が存在していない間に、そのトレイ１００上の電子部品片３００や基板４００を画像認識する。
【００４３】
図３に戻って、ホーン支持部材３４は、上下方向断面が概略Ｔ字形状の棒状部材である。ホーン支持部材３４の下端側（超音波ホーン側）には、上述した軸部３４Ｃと連続して形成されるホーン取付部３４Ａが設けられ、ホーン支持部材３４の上端側（第２押下装置７０側）には、ターレット１０の半径方向内側に向かって延在する拡張プレート３４Ｄを備える。この拡張プレート３４Ｄの上面が第２押下装置７０に押下される受圧部３４Ｂとなる。このように、半径方向に延在する拡張プレート３４Ｄを配置することで、部品保持ユニット駆動装置８０を半径方向にオフセットして配置することが可能となっている。また、受圧部３４Ｂ（拡張プレート３４Ｄ）の下側には、ホーン側マグネット固定部３４Ｄが設けられ、ホーン付勢装置３６のホーン側マグネット３６Ａが固定される。ホーン取付部３４Ａの外側面には、ホーン回転装置４０と係合する概略Ｌ形状の係合部３４Ｅが設けられている。
【００４４】
ホーン付勢装置３６は、ホーン側マグネット３６Ａと、このホーン側マグネット３６Ａよりも下側に配置されるケース側マグネット３６Ｂを有して構成されている。ホーン側マグネット３６Ａは、環状に形成され、ホーン支持部材３４の軸部３４Ｃに挿通されるとともに、ホーン側マグネット固定部３４Ｄに固定されている。ケース側マグネット３６Ｂは、環状に形成され、ホーン支持部材３４の軸部３４Ｃに対して遊びを持った状態で挿通されるとともに、ケース３１の収容空間３１Ａに形成されたケース側マグネット固定部３１Ｃに固定されている。ホーン側マグネット３６Ａとケース側マグネット３６Ｂは、同じ磁極が互いに対向（例えば、Ｓ極とＳ極又はＮ極とＮ極が対向）するように配置されている。ホーン側マグネット３６Ａとケース側マグネット３６Ｂは互いに反発する。この反発力により、ホーン支持部材３４は、ケース３１に対して、上側に付勢されて磁気浮上する。
【００４５】
なお、ホーン側マグネット３６Ａとケース側マグネット３６Ｂが、互いに吸引するように異極同士が対向するように配置しても好ましい。この場合、ホーン側マグネット３６Ａがケース側マグネット３６Ｂと吸着してしまわないように、マグネットの吸引力と略同等な力で、ホーン側マグネット３６Ａを上側に付勢する引っ張りバネ等の上側付勢部材（図示省略）を設けることが好ましい。例えば、引っ張りバネ等で構成された上側付勢部材の一端をホーン支持部材３４の一部（例えば、ホーン側マグネット固定部３４Ｄ）に固定し、上側付勢部材の他端をケース３１の収容空間３１Ａの上側（収容空間３１Ａの天井部）に固定する。これにより、ホーン側マグネット３６Ａは、マグネットの磁力によりケース側マグネット３６Ｂ側（下方向）に吸引されるとともに、上側付勢部材により略同等の力で、ケース側マグネット３６Ｂから離反する方向（上方向）に引っ張られる。ホーン側マグネット３６Ａ及びケース側マグネット３６Ｂによる吸引力と、上側付勢部材による引張り力が均衡する高さでホーン支持部材３４が支持される。この場合、ホーン支持部材３４の上下方向の位置は、上側付勢装置の付勢力（バネによる引張り力）を変えるだけで簡単に調整することができ、ホーン支持部材３４とケース３１に固定したマグネットを交換する労力を軽減することができる。
【００４６】
次に、ホーン位置検出装置３８は、ホーン側マグネット３６Ａ又はケース側マグネット３６Ｂの磁界変化を検出して電気信号に変換することができる装置である。なお、本実施形態ではホーン位置検出装置３８としてホール素子が用いられている。図３において、ホーン位置検出装置３８は、ホーン側マグネット３６Ａに近接するように、ケース３１の収容空間３１Ａの側壁に設けられている。図７に示されるように、ホーン側マグネット３６Ａは、上下方向にＳ極とＮ極が分極しており、磁界Ｂがホーン位置検出装置３８側に作用するようになっている。ホーン位置検出装置（ホール素子）３８は、水平方向の磁界Ｘの強度変化を検出する。従って、図７（ｂ）のように、ホーン側マグネット３６Ａが上昇すると、ホーン位置検出装置３８に作用する磁界Ｂの強さが変化するので、その位置変化を極めて素早く検出することができる。このように、ホーン位置検出装置３８は、ホーン側マグネット３６Ａとの距離の変化に基づく磁界変動を検出して、その変化を電気信号に変換する。また、ホーン位置検出装置３８は、電気信号を主制御部（図示省略）に送信する。主制御部は、ホーン位置検出装置３８から受信した電気信号に基づいて、ケース３１に対するホーン支持部材３４の上下方向の高さ変動を検出できる。この結果、溶着時において、部品保持ユニット３０全体を下降させて、電子部品片３００が基板４００に接触した瞬間を、極めて正確に検出することができる。
【００４７】
次に、図５を用いてホーン回転装置４０について説明する。同図（ａ）は、図３の矢印Ｉ方向から見たホーン回転装置４０の平面図であり、同図（ｂ）は、同ホーン回転装置４０の右側面図であり、同図（ｃ）は、図５（ａ）における矢視II−II方向から見た同ホーン回転装置４０の正面図である。
【００４８】
ホーン回転装置４０は、ホーン支持部材３４の係合部３４Ｅと係合するホーン回転用スライダ４２を左右（同図（ａ）の矢印Ｄ又はＥ方向）にスライドさせることによって、ホーン支持部材３４を回転させる。この結果、吸着ノズル３３を、吸着方向に対して垂直面内で回転（同図（ａ）の矢印Ｆ又はＧ方向）させることができる。ホーン回転装置４０は、上述したホーン回転用スライダ４２と、ホーン回転用スライダ４２を一方からスライド自在に支持するスライダ支持装置４４と、スライダ支持装置４４と連動して、ホーン回転用スライダ４２を吸着方向と垂直面内でスライドさせるスライダ移動装置４６と、ホーン回転用スライダ４２のスライド量を検出するスライダ位置検出装置４８を有して構成されている。
【００４９】
ホーン回転用スライダ４２は概略Ｃリング形状の板部材である。ホーン回転用スライダ４２は、支持面４２Ａと被駆動面４２Ｂを有している。支持面４２Ａは、スライダ支持装置４４におけるベアリング４４Ａと接触する部位となる。
【００５０】
また、ホーン回転用スライダ４２の被駆動面４２Ｂは、スライダ移動装置４６の圧電素子４７に形成される凸部４７Ａと当接する。従って、ホーン回転用スライダ４２は、ベアリング４４Ａと凸部４７Ａによって挟持されていることになる。この被駆動面４２Ｂには砂目のシボ加工が施されており、凸部４７Ａとの摩擦抵抗が大きくしている。詳細は後述するが、圧電素子４７の凸部４７Ａが、ホーン回転用スライダ４２の被駆動面４２Ｂを、両者間の摩擦抵抗によってスライドさせるようになっている。
【００５１】
スライダ支持装置４４は、ボールベアリングなどのベアリング４４Ａと、板ばね４４Ｂと、押えネジ４４Ｃと、板ばね固定台４４Ｄと、軸台４４Ｅと、保持軸４４Ｆと、台座４１を有して構成される。
【００５２】
台座４１は、方形の筒状に構成されており、内部にスライダ移動装置４６の圧電素子４７が収容される。この台座４１には、２個の軸台４４Ｅ、４４Ｅが設けられている。この軸台４４Ｅ、４４Ｅには、保持軸４４Ｆが離反可能な状態で保持される構造となっている。保持軸４４Ｆにはベアリング４４Ａが設けられる。
【００５３】
板ばね固定台４４Ｄは、台座４１の略中央に設けられる。板ばね４４Ｂは、２本の押えネジ４４Ｃ、４４Ｃにより板ばね固定台４４Ｄに固定される。板ばね４４Ｂの弾性力によって、保持軸４４Ｆが、軸台４４Ｅ側に押さえ付けられる。
【００５４】
詳細に、保持軸４４Ｆは、軸台４４Ｅに対して図５（ｃ）の上下方向に移動可能に設けられている。板ばね４４Ｂによって保持軸４４Ｆを軸台４４Ｅ側にに押さえ付けることによって、ベアリング４４Ａがホーン回転用スライダ４２側に付勢される。この結果、ホーン回転用スライダ４２は、スライダ移動装置４６の凸部４７Ａとベアリング４４Ａで挟み込まれる。この結果、凸部４７Ａが移動しない限り、ホーン回転用スライダ４２はスライドができない状態となる。なお、板ばね４４Ｂ、押さえネジ４４Ｃ、板ばね固定台４４Ｄは、本発明の押圧装置を構成する。
【００５５】
なお、本実施形態では、板ばね４４Ｂによりベアリング４４Ａをホーン回転用スライダ４２側に押さえ付けることによって、ホーン回転用スライダ４２のスライドを規制する構造としたが、これに限定されるものではなく、他の手法を用いることも可能である。
【００５６】
スライダ移動装置４６は、台座４１側に振動可能に支持される圧電素子４７を備える。この圧電素子４７は、詳細には一対の圧電素子片４７Ｂが内蔵されており、各圧電素子片４７Ｂに対して、相互に９０度位相ずらした周期電圧を加えるようになっている。
【００５７】
圧電素子４７には、ホーン回転用スライダ４２方向に突出する凸部４７Ａが設けられている。上述の２つの圧電素子片４７Ｂに対して、９０度の位相差を有する電圧を印加すると、図６に示されるように、この凸部４７Ａが楕円軌道に沿って高速で回転運動する。この回転方向は、適宜反転させることができる。この凸部４７Ａの楕円軌道を利用すれば、ホーン回転用スライダ４２を図６の左右両方向に移動させることができる。
【００５８】
なお、この凸部４７Ａの楕円軌道の活用手法は様々である。ここでは一つの凸部４７Ａの楕円軌道を利用して、ホーン回転用スライダ４２を移動させる場合を示したが、２つの凸部の楕円軌道を利用して移動させることもできる。
【００５９】
以上の結果、周期的に変化するプラス電圧又はマイナス電圧を圧電素子４７に連続的に入力することで、ホーン回転用スライダ４２をスライドさせて、吸着ノズル３３を所定の角度だけ回転させることができる。
【００６０】
なお、図５に示されるように、ホーン回転装置４０は、マグネット４８Ａとホール素子４８Ｂを有して構成されるスライダ位置検出装置４８を備えている。図マグネット４８Ａはホーン回転用スライダ４２側に設けられており、ホール素子４８Ｂは台座４１側に設けられている。マグネット４８Ａとホール素子４８Ｂは対向しており、ホーン回転用スライダ４２が左右方向に移動した場合、マグネット４８Ａとホール素子４８Ｂの距離が変化してホール素子４８Ｂ周囲の磁界も変動する。ホール素子４８Ｂでは、この磁界変動を検出して電気信号に変換して主制御部（図示省略）に送信する。主制御部では、ホール素子４８Ｂから受信した電気信号に基づいて、ホーン回転用スライダ４２のスライド位置を検出する。主制御部は、検出した位置情報に基づいて、ホーン回転用スライダ４２を左右方向に移動させるように制御する。なお、ホール素子４９Ｂや圧電素子４７を動作させるための電源や回路などは、台座４１に固定されている基板ボックス４９に内装されている。
【００６１】
次に、図３に戻って、部品保持ユニット案内装置５０は、ターレット１０と部品保持ユニット３０の間に設けられている。この部品保持ユニット案内装置５０は、ターレット１０外周において上下方向に配設されるレール５２と、レール５２に対してスライド可能に係合するスライド本体５４と、このスライド本体５４に固定されるテーブル５６と、このテーブル５６を常に上方に付勢する部品保持ユニット上方付勢装置５８を有して構成される直動装置である。
【００６２】
テーブル５６は、Ｌ型の板状部材であり、Ｌ型の１面には、部品保持ユニット３０のケース３１が固定され、他の面には、第１押下装置６０に押下げられる受圧部５６Ａが形成される。したがって、第１押下装置６０の押圧部材６８がテーブル５６の受圧部５６Ａを押し下げると、テーブル５６とともに部品保持ユニット３０全体が下方向に案内される。
【００６３】
部品保持ユニット上方付勢装置５８は、このテーブル５６をターレット１０に対して、上方向に常に付勢する装置である。詳細に、部品保持ユニット上方付勢装置５８は、ターレット１０の上面に固定される外筒５８Ａと、ターレット１０とテーブル５６の間に配置される圧縮ばね５８Ｃと、この圧縮ばね５８Ｃを保持する軸部材５８Ｂを有して構成されている。軸部材５８Ｂの上端はテーブル５６側に固定されており、同下端は、外筒５８Ａの内部にスライド可能に挿入される。また、圧縮ばね５８Ｃは、一端ターレット１０に当接され、他端はテーブル５６に当接されて、圧縮状態で配設されている。したがって、圧縮ばね５８Ｃは、テーブル５６を上方向に付勢させる。これにより、部品保持ユニット３０は、部品保持ユニット駆動装置８０からの外力が付与されない限り、常に上方側で静止するようになっている。
【００６４】
部品保持ユニット駆動装置８０は、第１押下装置６０、及び第２押下装置７０を有して構成されている。なお、部品保持ユニット駆動装置８０は、駆動装置基台９０に搭載されている。この部品保持ユニット駆動装置８０は、吸着位置Ｕと、溶着位置Ｗの上方において、半径方向にオフレットした状態でそれぞれ配置される。なお、本実施形態では、部品保持ユニット駆動装置８０が半径方向内側にオフセット配置されることで、部品保持ユニット３０の真上の空間が開放される。この結果、例えば、供給位置確認カメラ９２の撮像方向に対して、部品保持ユニット駆動装置８０が干渉することを回避できる。
【００６５】
第１押下装置６０は、モータ６２と、カム６４と、第２押下装置案内機構６６と、押圧部材６８を有して構成されている。
【００６６】
第２押下装置案内機構６６は、レール６６Ａと、スライド本体６６Ｂと、テーブル６６Ｃと、カム受け部材６６Ｄを有して構成される直動装置である。レール６６Ａは、駆動装置基台９０のレール取付部９０Ａに上下方向に設けられる。レール６６Ａには、スライド本体６６Ｂがスライド可能に係合される。スライド本体６６Ｂにはテーブル６６Ｃが固定されている。また、テーブル６６Ｃには、第２押下装置７０、カム受け部材６６Ｄ、及び押圧部材６８が固定されている。
【００６７】
カム６４は、モータ６２の出力軸６２Ａに固定された扁平のカムであり、１回転の任意の位置でカム受け部材６６Ｄに当接して、カム受け部材６６Ｄを押し下げる。したがって、第１押下装置６０は、カム受け部材６６Ｄを押し下げることで、テーブル６６Ｃを押し下げる。
【００６８】
押圧部材６８は、テーブル６６Ｃの下側に突出するように設けられた棒状部材である。この押圧部材６８は、部品保持ユニット案内装置５０のテーブル５６に形成された受圧部５６Ａを押し下げる。したがって、押圧部材６８は、テーブル５６とともに部品保持ユニット３０全体を押し下げることができる。
【００６９】
第２押下装置７０は、第１押下装置６０のテーブル６６Ｃに固定された基台７６と、基台７６に固定されるボイスコイルモータ７４を有して構成される。ボイスコイルモータ７４は、入力された電圧に応じて、予め設定されている圧力（付勢力）で、先端側に設けられた出力軸７２を移動させることが出来る。ボイスコイルモータ７４の出力軸７２は、部品保持ユニット３０に設けられたホーン支持部材３４の受圧部３４Ｂの上に配置されている。したがって、ボイスコイルモータ７４は、出力軸７２を下降することによって、ホーン支持部材３４の拡張プレート３４Ｄ（受圧部３４Ｂ）を任意の力で押圧できるようになっている。なお既に述べたように、拡張プレート３４Ｄは半径方向内側に拡張されているので、この結果、ボイスコイルモータ７４を半径方向内側にオフセット配置することができる。
【００７０】
図３（ａ）に示されるように、部品保持ユニット駆動装置８０は、第１押圧装置６０によって部品保持ユニット３０全体を押し下げる。そして、電子部品３００が基板４００に当接した瞬間、ホーン保持部材３４は、ケース３１に対して上方に相対移動する。ホーン保持部材３４がケース３１に対して上方に相対移動すると、ホーン位置検出装置３８は、その移動を極めて素早く検出して、電気信号を主制御部（図示省略）へ送信し、第１押圧装置６０を停止する。なお、本実施形態では、ホーン保持部材３４が、磁力（ホーン側マグネット３６Ａとケース側マグネット３６Ｂの反発力）によって磁気浮上していることから、ホーン保持部材３４に対して極めて小さい外力が付加される場合でも、ケース３１に対して素早く相対移動できる。従って、マグネットによる磁気浮上と、このマグネットを磁気を利用した位置検出によって、極めてコンパクトな構成としながらも、高精度の検出が可能となっている。
【００７１】
ホーン位置検出装置３８によってホーン保持部材３４の相対移動が検知された後、第２押下装置７０のボイスコイルモータ７４の出力軸７２下降させる。ボイスコイルモータ７４の出力軸７２により、ホーン支持部材３４の受圧部３４Ｂに所定の押圧力を加える。この押圧力としては、例えば、最初は０からスタートして線形的に力を増大して最終的には４ニュートン[Ｎ]になるように印加する。これにより、ホーン支持部材３４に固定された吸着ノズル３３に所定の押圧力が付与され、所定の圧力で電子部品片３００と基板４００を加圧することができる。この押圧力の増大に連動して、超音波振動の振幅も０から線形的に増大させるようにすることで、安定的に電子部品片３００と基板４００が溶着することができる。なお、ボイスコイルモータ７４によるホーン支持部材３４の押圧力は、ボイスコイルモータ７４に入力する電圧により任意に設定することができる。
【００７２】
＜溶接動作＞
【００７３】
次に、チップボンダ１による電子部品片３００と基板４００の超音波溶着の動作について説明する。
【００７４】
図８は、本実施形態に係るチップボンダ１、電子部品片供給装置１２０及び基板供給装置２２０において、部品保持ユニット３０を６個備えるようにした場合の平面図である。なお、同図においては、チップボンダ１は、６個の部品保持ユニット３０がターレット１０の周方向に約６０°間隔に設けられている。
【００７５】
なお、図８（ａ）において、供給位置Ｕにある部品保持ユニットを部品保持ユニット３０Ａと定義し、これを基準に時計回りに部品保持ユニット３０Ｂ〜３０Ｆと定義する。なお、部品保持ユニットの数や配置間隔は上記に限定されるものではなく、例えば、４個の部品保持ユニットを約９０°間隔で設けたり、８個の部品保持ユニットを約４５°間隔で設けるようにしても好ましい。また、供給位置Ｕに対して６０度進んだ位置が吸着状態確認位置Ｖとなっており、更に１２０度進んだ位置が溶着位置Ｗとなる。更に６０度進んだ位置が研磨位置Ｔとなる。
【００７６】
まず、電子部品片供給装置１２０は、電子部品片３００を所定の供給位置Ｕに移動させる。この時、主制御部（図示省略）は、供給位置確認カメラ９２により、電子部品片供給装置１２０により供給された電子部品片３００の位置を撮影し、撮影した画像データに基づいて、電子部品片３００が所定の位置に供給されたか否かを判定する。主制御部は、電子部品片３００が所定の供給位置Ｕからずれていると判定した場合、電子部品片供給装置１２０を制御し、電子部品片３００を所定の供給位置Ｕに移動させる。なお、供給位置確認カメラ９２による電子部品片３００の撮像は、上方に部品保持ユニット３０Ｂ〜３０Ｆが存在していないタイミングを計って実行される。
【００７７】
図８（ａ）に示されるように、チップボンダ１は、部品保持ユニット３０Ａの吸着ノズル３３によって、供給位置Ｕに供給される電子部品片３００を吸着保持する。吸着保持完了後、更に、ターレット１０を６０度回転させて、部品保持ユニット３０Ａの電子部品片３００を吸着状態確認位置Ｖに搬送する（同図（ｂ）参照）。そして、主制御部は、吸着状態確認位置Ｖに搬送された電子部品片３００の吸着角度を吸着位置確認カメラ９３により下側から撮影する。主制御部は、撮影した画像データに基づいて、電子部品片３００が所定の角度とずれているか否かを判定する。主制御部３００は、電子部品片３００の保持角度が所定の角度からずれていると判定した場合、ホーン回転装置４０を駆動し、吸着ノズル３３を回転させて電子部品片３００の角度を調整する。
【００７８】
なお、この時、チップボンダ１は、電子部品片供給装置１２０により供給位置Ｕに供給された電子部品片３００を、部品保持ユニット３０Ｂの吸着ノズル３３により吸着保持する。
【００７９】
チップボンダ１は、ターレット１０をさらに１２０度回転させて、部品保持ユニット３０Ａの吸着ノズル３３に吸着保持された電子部品片３００を、基板供給装置２２０によって溶着位置Ｗに供給された基板４００の真上に搬送する（同図（ｃ）参照）。主制御部は、溶着位置確認カメラ９４により、基板供給装置２２０により供給された基板４００の位置を撮影し、撮影した画像データに基づいて、基板４００が所定の溶着位置Ｗに配置されているか否かを判定する。主制御部は、基板４００が所定の溶着位置Ｗからずれていると判定した場合、基板供給装置２２０を制御し、基板４００を所定の溶着位置Ｗに配置する。なお、溶着位置確認カメラ９４による基板４００の撮像は、上方に部品保持ユニット３０Ｂ〜３０Ｆが存在していないタイミングを計って実行される。この状態で、部品保持ユニット３０Ａの電子部品片３００の基板４００へ搭載して超音波溶着を行う。
【００８０】
なお、この時、前述と同様に、主制御部は、吸着状態確認位置Ｖにおいて、吸着位置確認カメラ９３で部品保持ユニット３０Ｃの吸着ノズル３３に吸着ノズル３３に吸着保持されている電子部品片３００を撮影することにより、電子部品片３００の角度を検査及び調整する。また、部品保持ユニット３０Ｄの吸着ノズル３３で、電子部品片供給装置１２０により供給位置Ｕに供給された電子部品片３００を吸着する。なお、主制御部は、前述と同様に、チップボンダ１が部品保持ユニット３０Ａを溶着位置Ｗに搬送する前に、吸着位置確認カメラ９３により、部品保持ユニット３０Ｂの吸着ノズル３３に吸着保持されている電子部品片３００の角度を撮影し、撮影した画像データに基づいてホーン回転装置４０を駆動して、吸着ノズル３３を回転させることによって、電子部品片３００の角度を所定の角度に調整する。
【００８１】
その後チップボンダ１は、図８（ｄ）に示されるように、ターレット１０をさらに６０度回転させて、超音波溶着作業が完了した部品保持ユニット３０Ａを研磨位置Ｔに搬送する。この研磨位置Ｔでは必要に応じて吸着ノズル３３の先端を研磨する。吸着ノズル３３の先端は、超音波溶着によって偏って摩耗しやすいため、所定回数の溶着作業を行うと平滑度が悪化する。従って、このように定期的に研磨することで、先端を常に水平に維持する。なお、この研磨作業は、毎回実行しても良いが、予め設定した周期で実行することが好ましい。なお、部品保持ユニット３０Ａの吸着ノズル３３を研磨している最中に、部品保持ユニット３０Ｂは、溶着位置Ｗにおいて電子部品片３００を基板４００に超音波溶着することができる。
【００８２】
その後、チップボンダ１は、部品保持ユニット３０Ｂ〜３０Ｆについて、上記と同様の動作を繰り返し行い、電子部品片３００の基板４００への超音波溶着を行う。
【００８３】
本実施形態のチップボンダ１は、部品保持ユニット３０が、ターレット１０の周方向に所定の間隔で複数設けられている。この結果、複数の部品保持ユニット３０が周設されたターレット１０を回転することで、複数の電子部品片３００を供給位置Ｕ及び溶着位置Ｗに略同時に搬送することができ、電子部品片３００の供給や電子部品片３００と基板４００の溶着を高速で行うことができる。また、電子部品片３００の吸着作業や溶着作業等を行っている最中に、研磨位置Ｔにおいて吸着ノズル３３のメンテナンスを行うことも可能となり、長期間に亘って搭載サイクルタイムを短くすることが出来る。
【００８４】
また、チップボンダ１の部品保持ユニット３０は、吸着ノズル３３を備えた超音波ホーン３２を備えている。これによって、チップボンダ１は、電子部品片３００を保持した後、ターレット１０を回転させるだけで、電子部品片３００と基板４００との溶着を連続的に行うことができ、最小工数で効率的に電子部品片３００の溶着を行うことができる。
【００８５】
また、本チップボンダ１は、供給位置Ｕと溶着位置Ｗの上側に、部品保持ユニット駆動装置８０を、ターレット１０から独立して固定配置している。したがって、部品保持ユニット駆動装置８０を、全ての部品保持ユニット３０に対応させて１つずつ設ける必要はなくなり、ターレット１０の重量を軽くすることができる。この結果、ターレット１０のイナーシャを小さくできるので、ターレットの回転程度を向上させることができる。また、例えば、４つ又はそれ以上の部品保持ユニット３０を有する場合でも、部品保持ユニット駆動装置８０は２つで済む。なお、研磨装置を配置する場合は、研磨位置Ｔの上にも部品保持ユニット駆動装置８０を配置しておくようにする。
【００８６】
更にチップボンダ１は、第１押下装置６０により部品保持ユニット３０全体を速い速度で下方向に移動させた後、第２押下装置７０により、ホーン支持部材３４に対して必要な圧力を付加できる。したがって、作業時間を更に短縮することができる。
【００８７】
また、チップボンダ１はホーン回転装置４０を備えているので、ホーン回転用スライダ４２を介してホーン支持部材３４を回転させることによって、吸着ノズル３３に吸着される電子部品片３００の角度を自在に調整することができる。
【００８８】
またチップボンダ１は、ホール素子を備えるホーン位置検出装置３８を用いて、ケース３１に対するホーン支持部材３４の位置を高精度で検出することによって、吸着ノズル３３に吸着保持される電子部品片３００が基板４００と接触した瞬間を、高精度且つ素早く検出できる。また、このようにホーン支持部材３４を磁気浮上させている磁石を利用して、ホーン支持部材３４がホーン支持部材３４の位置を検出するようにしているので、部品保持ユニット３０をコンパクト且つ軽量化できる。この結果、ターレット１０に対して複数の部品保持ユニットを搭載することが可能になる。
【００８９】
この際、ホーン付勢部材３６は、ホーン側マグネット３６Ａとケース側マグネット３６Ｂの反発力又は吸引力でホーン支持部材３４を上方向に磁気浮上させている。この結果、バネ等で保持する場合と比較して、ホーン支持部材３４を小さい外力で素早く移動させることが可能となる。従って、電子部品片３００が基板４００と接触した際に、両者に作用する衝撃を吸収することが可能となり、電子部品の品質を高めることが出来る。
【００９０】
また、ホーン位置検出装置３８は、ケース３１の収容空間３１Ａ内で、ホーン側マグネット３６Ａ又はケース側マグネット３６Ｂの近傍に設けられるホール素子としている。これにより、ホーン位置検出装置３８は、ケース側マグネット３６Ｂに対して相対的に移動するホーン側マグネット３６Ａの磁界の変化を検出することによって、ホーン支持部材３４の位置を検出することができる。このように、磁気浮上で利用しているマグネットを位置検出で活用することで、コンパクト化が可能となる。なお、ホーン支持部材３４側にホール素子を設置する場合は、ケース側マグネット３６Ｂの磁界の変化を活用することもできる。
【００９１】
また、スライダ支持装置４４は、ホーン回転用スライダ４２をベアリング４４Ａと圧電素子４７の凸部４７Ａで挟む構造としている。したがって、ホーン回転用スライダ４２は、この圧電素子４７によって所定の方向に自在にスライドすることができる。
【００９２】
また、ホーン回転用スライダ４２は、ベアリング４４Ａと当接する面に、凸部４７Ａとの摩擦力が大きくなるように形成された被駆動面４２Ｂが形成されている。これによって、ホーン回転用スライダ４２は、スライド規制時には、凸部４７Ａとベアリング４４Ａの挟持力によって確実に押さえられ、一方で、移動させる際にも、凸部４７Ａが被駆動面４２Ｂを介してスライド方向の力を付勢することで、容易にスライドさせることができる。
【００９３】
また、超音波ホーン３２は、ターレット１０の半径方向に超音波振動するように配置されている。したがって、ターレット１０の回転方向に悪影響を与えることなく、超音波ホーン３２を振動させることができる。この結果、吸着ノズル３３の正確な位置決め及び高精度な溶着作業を行うことができる。
【００９４】
尚、本発明のチップボンダ１は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、電子部品片と基板などの相手側部材の超音波溶着の分野において幅広く利用することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１ チップボンダ
１０ ターレット
２０ ターレット駆動モータ
３０ 部品保持ユニット
４０ ホーン回転装置
５０ 部品保持ユニット案内装置
６０ 第１押下装置
７０ 第２押下装置
８０ 部品保持ユニット駆動装置
３００ 電子部品片
４００ 基板
Ｕ 供給位置
Ｖ 吸着状態確認位置
Ｗ 溶着位置
Ｔ 研磨位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸を回転軸として回転可能に支持されるターレットと、
出力軸に前記ターレットが接続されるターレット駆動モータと、
前記ターレットの周方向に複数設けられて、電子部品片を保持し、該電子部品片を相手側部材に溶着する部品保持ユニットと、
前記ターレットと前記部品保持ユニットの間に設けられて、前記部品保持ユニットを前記ターレットに対して上下方向に移動自在に案内する部品保持ユニット案内装置と、
前記部品保持ユニットの上側に設けられ、前記部品保持ユニットを押圧することによって、該部品保持ユニットを下方向に移動させる部品保持ユニット駆動装置と、
を備え、
前記部品保持ユニットは、
前記電子部品片を吸着する吸着ノズルが設けられる超音波ホーンと、
前記超音波ホーンを超音波振動可能に支持するホーン支持部材と、
前記ホーン支持部材を上下方向に摺動可能に支持するケースと、
を備えることを特徴とする、チップボンダ。
【請求項２】
前記部品保持ユニット駆動装置は、第１押下装置及び第２押下装置を備え、
前記第１押下装置は、前記部品保持ユニット全体を、前記ターレットに対して下方向に押し下げるようにし、
前記第２押下装置は、前記吸着ノズルを、前記部品保持ユニットの前記ケースに対して下方向に相対的に押し下げることを特徴とする、
請求項１に記載のチップボンダ。
【請求項３】
前記部品保持ユニット駆動装置は、前記ターレットから独立した状態で設けられ、少なくとも電子部品片供給装置から前記電子部品片が供給される位置上、及び前記電子部品片を前記相手側部材に溶着する位置上に固定配置されることを特徴とする、
請求項１又は２に記載のチップボンダ。
【請求項４】
前記超音波ホーンを回転させるホーン回転装置を備え、
前記ホーン回転装置は、
前記部品保持ユニットの前記ホーン支持部材に設けられる係合部と係合するホーン回転用スライダと、
前記ホーン回転用スライダの一方の面に当接して、該ホーン回転用スライダのスライド自在に支持するスライダ支持装置と、
該ホーン回転用スライダの他方の面に当接して、該ホーン回転用スライダを移動させるスライダ移動装置と、
を備えることを特徴とする、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のチップボンダ。
【請求項５】
前記部品保持ユニットは、
前記ホーン支持部材を上方に付勢するホーン付勢装置と、
前記ホーン支持部材の上下方向の位置を検出するホーン位置検出装置と、
を備えることを特徴とする、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のチップボンダ。
【請求項６】
前記ホーン付勢装置は、
前記ホーン支持部材側に固定配置されるホーン側マグネットと、
前記ホーン側マグネットと対向して、前記ケース側に固定配置されるケース側マグネットと、を備え、
前記ホーン側マグネット及び前記ケース側マグネットは、相互に吸着又は反発することで、前記ホーン支持部材を上方に付勢することを特徴とする、
請求項５に記載のチップボンダ。
【請求項７】
前記部品保持ユニット駆動装置は、前記吸着ノズルに吸着保持されている前記電子部品片が前記相手側部材に当接することよって変化した前記ホーン側マグネットと前記ケース側マグネットの磁力を、前記ホーン位置検出装置が検出したことを契機として、前記第１押下装置の押下動作を停止させることを特徴とする、
請求項６に記載のチップボンダ。
【請求項８】
前記ホーン位置検出装置は、前記ホーン側マグネット又は前記ケース側マグネットに近接して、前記ケースに固定配置されるホール素子を備え、
前記ホール素子は、該ホーン側マグネット又は前記ケース側マグネットの磁力の変化量を検出し、該検出した磁力の変化量を電気信号に変換することを特徴とする、
請求項６又は７記載のチップボンダ。
【請求項９】
前記部品保持ユニット駆動装置は、
前記ホーン位置検出装置の検出信号に基づいて、前記第１押圧装置の押下動作を停止すると共に、前記第２押下装置の押下動作を開始して、前記吸着ノズルに任意の押圧力を与えることを特徴とする、
請求項５乃至８のいずれか１項に記載のチップボンダ。
【請求項１０】
前記スライダ支持装置は、
前記ホーン回転用スライダに当接するベアリングと、
前記ベアリングを前記ホーン回転用スライダに押しつける押圧装置と、を備えることを特徴とする、
請求項４に記載のチップボンダ。
【請求項１１】
前記押圧装置は、前記ベアリングの回転軸の周囲に設けられ、前記ベアリングの前記回転軸を前記ホーン回転用スライダ方向に付勢する板ばねを備えることを特徴とする、
請求項１０に記載のチップボンダ。
【請求項１２】
前記スライダ移動装置は、前記ホーン回転用スライダに当接する凸部を有する圧電素子を備えて構成され、
前記圧電素子に電圧を加えることで変形させて、前記凸部を円軌道で移動させることで、前記ホーン回転用スライダを任意の距離だけスライドさせることを特徴とする、
請求項１０又は１１に記載のチップボンダ。
【請求項１３】
前記超音波ホーンは、該超音波ホーンの振動方向が前記ターレットの径方向となるように設けられていることを特徴とする、
請求項１乃至１２のいずれかに記載のチップボンダ。
【請求項１４】
前記ターレットによる前記部品保持ユニットの移動軌跡上に、前記超音波ホーンの先端を研磨する研磨装置が配置されることを特徴とする、
請求項１乃至１３のいずれかに記載のチップボンダ。
【請求項１５】
前記部品保持ユニット駆動装置は、前記部品保持ユニットの真上に対して前記ターレットの半径方向にオフセットされた状態で配置されることを特徴とする、
請求項１乃至１４のいずれかに記載のチップボンダ。
【請求項１】
中心軸を回転軸として回転可能に支持されるターレットと、
出力軸に前記ターレットが接続されるターレット駆動モータと、
前記ターレットの周方向に複数設けられて、電子部品片を保持し、該電子部品片を相手側部材に溶着する部品保持ユニットと、
前記ターレットと前記部品保持ユニットの間に設けられて、前記部品保持ユニットを前記ターレットに対して上下方向に移動自在に案内する部品保持ユニット案内装置と、
前記部品保持ユニットの上側に設けられ、前記部品保持ユニットを押圧することによって、該部品保持ユニットを下方向に移動させる部品保持ユニット駆動装置と、
を備え、
前記部品保持ユニットは、
前記電子部品片を吸着する吸着ノズルが設けられる超音波ホーンと、
前記超音波ホーンを超音波振動可能に支持するホーン支持部材と、
前記ホーン支持部材を上下方向に摺動可能に支持するケースと、
を備えることを特徴とする、チップボンダ。
【請求項２】
前記部品保持ユニット駆動装置は、第１押下装置及び第２押下装置を備え、
前記第１押下装置は、前記部品保持ユニット全体を、前記ターレットに対して下方向に押し下げるようにし、
前記第２押下装置は、前記吸着ノズルを、前記部品保持ユニットの前記ケースに対して下方向に相対的に押し下げることを特徴とする、
請求項１に記載のチップボンダ。
【請求項３】
前記部品保持ユニット駆動装置は、前記ターレットから独立した状態で設けられ、少なくとも電子部品片供給装置から前記電子部品片が供給される位置上、及び前記電子部品片を前記相手側部材に溶着する位置上に固定配置されることを特徴とする、
請求項１又は２に記載のチップボンダ。
【請求項４】
前記超音波ホーンを回転させるホーン回転装置を備え、
前記ホーン回転装置は、
前記部品保持ユニットの前記ホーン支持部材に設けられる係合部と係合するホーン回転用スライダと、
前記ホーン回転用スライダの一方の面に当接して、該ホーン回転用スライダのスライド自在に支持するスライダ支持装置と、
該ホーン回転用スライダの他方の面に当接して、該ホーン回転用スライダを移動させるスライダ移動装置と、
を備えることを特徴とする、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のチップボンダ。
【請求項５】
前記部品保持ユニットは、
前記ホーン支持部材を上方に付勢するホーン付勢装置と、
前記ホーン支持部材の上下方向の位置を検出するホーン位置検出装置と、
を備えることを特徴とする、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のチップボンダ。
【請求項６】
前記ホーン付勢装置は、
前記ホーン支持部材側に固定配置されるホーン側マグネットと、
前記ホーン側マグネットと対向して、前記ケース側に固定配置されるケース側マグネットと、を備え、
前記ホーン側マグネット及び前記ケース側マグネットは、相互に吸着又は反発することで、前記ホーン支持部材を上方に付勢することを特徴とする、
請求項５に記載のチップボンダ。
【請求項７】
前記部品保持ユニット駆動装置は、前記吸着ノズルに吸着保持されている前記電子部品片が前記相手側部材に当接することよって変化した前記ホーン側マグネットと前記ケース側マグネットの磁力を、前記ホーン位置検出装置が検出したことを契機として、前記第１押下装置の押下動作を停止させることを特徴とする、
請求項６に記載のチップボンダ。
【請求項８】
前記ホーン位置検出装置は、前記ホーン側マグネット又は前記ケース側マグネットに近接して、前記ケースに固定配置されるホール素子を備え、
前記ホール素子は、該ホーン側マグネット又は前記ケース側マグネットの磁力の変化量を検出し、該検出した磁力の変化量を電気信号に変換することを特徴とする、
請求項６又は７記載のチップボンダ。
【請求項９】
前記部品保持ユニット駆動装置は、
前記ホーン位置検出装置の検出信号に基づいて、前記第１押圧装置の押下動作を停止すると共に、前記第２押下装置の押下動作を開始して、前記吸着ノズルに任意の押圧力を与えることを特徴とする、
請求項５乃至８のいずれか１項に記載のチップボンダ。
【請求項１０】
前記スライダ支持装置は、
前記ホーン回転用スライダに当接するベアリングと、
前記ベアリングを前記ホーン回転用スライダに押しつける押圧装置と、を備えることを特徴とする、
請求項４に記載のチップボンダ。
【請求項１１】
前記押圧装置は、前記ベアリングの回転軸の周囲に設けられ、前記ベアリングの前記回転軸を前記ホーン回転用スライダ方向に付勢する板ばねを備えることを特徴とする、
請求項１０に記載のチップボンダ。
【請求項１２】
前記スライダ移動装置は、前記ホーン回転用スライダに当接する凸部を有する圧電素子を備えて構成され、
前記圧電素子に電圧を加えることで変形させて、前記凸部を円軌道で移動させることで、前記ホーン回転用スライダを任意の距離だけスライドさせることを特徴とする、
請求項１０又は１１に記載のチップボンダ。
【請求項１３】
前記超音波ホーンは、該超音波ホーンの振動方向が前記ターレットの径方向となるように設けられていることを特徴とする、
請求項１乃至１２のいずれかに記載のチップボンダ。
【請求項１４】
前記ターレットによる前記部品保持ユニットの移動軌跡上に、前記超音波ホーンの先端を研磨する研磨装置が配置されることを特徴とする、
請求項１乃至１３のいずれかに記載のチップボンダ。
【請求項１５】
前記部品保持ユニット駆動装置は、前記部品保持ユニットの真上に対して前記ターレットの半径方向にオフセットされた状態で配置されることを特徴とする、
請求項１乃至１４のいずれかに記載のチップボンダ。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１５２５０（Ｐ２０１２−１５２５０Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４９０１２（Ｐ２０１０−１４９０１２）
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（５０１４１０１３７）アキム株式会社 (49)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（５０１４１０１３７）アキム株式会社 (49)
【Ｆターム（参考）】
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