打线接合装置的制作方法

本公开涉及一种打线接合(wirebonding)装置。

背景技术：

专利文献1公开一种打线接合装置。打线接合装置具有作为接合工具(bondingtool)的焊针(capillary)。打线接合装置通过使用所述焊针对打线赋予热或超音波振动等，而将打线连接于电极。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2018-6731号公报

技术实现要素：

发明所要解决的问题

在电子设备的制造工厂中，为了制造大量的电子设备而使多个制造装置工作。若制造装置的数量增加，则可使生产数增加。另一方面，制造装置需要各种维护(maintenance)作业。于是，需要同制造装置的数量相应的维护作业。因此，生产数的增加与维护作业的负荷处于相悖的关系。因此，若可不依赖于作业者的手而自动进行维护作业，则可减少维护作业的负荷。

打线接合装置具有作为所述维护作业之一的焊针更换作业。因此，所述技术领域中，期望焊针的更换作业的自动化。例如，期望在将已使用的焊针卸除的状态下，将新的焊针安装于打线接合装置的作业的自动化。

鉴于所述背景，本公开的目的在于提供一种可实现将新的焊针安装于打线接合装置的作业的自动化的打线接合装置。

解决问题的技术手段

本公开的一实施例的打线接合装置包括：焊针保持部，可装卸地保持焊针；致动器(actuator)，以将经焊针保持部保持的焊针插入至接合工具的焊针保持孔的方式，使保持有焊针的焊针保持部沿着规定的方向移动；及焊针引导部，配置于焊针保持部与接合工具之间，伴随焊针保持部的移动而将焊针引导至焊针保持孔，焊针保持部具有固定于致动器的焊针基底部、及以使焊针相对于焊针基底部的位置可相对移位的方式进行保持的可挠部。

所述打线接合装置中，经焊针保持部保持的焊针一面经焊针引导部引导一面插入至焊针保持孔中。因此，即便焊针相对于焊针保持孔偏移，也通过焊针引导部来修正偏移。进而，焊针保持部中，相对于固定于致动器的焊针基底部，可挠部以可相对移位的方式保持焊针的位置。其结果，即便在除了焊针相对于焊针保持孔的偏移以外，焊针引导部相对于焊针保持孔偏移的情形时，也能以使焊针追随焊针引导部及焊针保持孔的方式，一面使焊针的姿势变化一面插入。因此，可不依赖于作业者的手而将新的焊针自动安装于打线接合装置。

一实施例的打线接合装置中，致动器可具有：基底部；及移动体，配置于基底部上，安装有焊针保持部并使焊针保持部移动，且焊针引导部固定于基底部。根据所述结构，可容易地维持通过致动器而移动的焊针保持部与焊针引导部的相对位置关系。因此，可通过焊针引导部可靠地将焊针安装于接合工具。

一实施例的打线接合装置中，可挠部可具有：弹性部，一端部固定于焊针基底部；及限制部，设于弹性部的另一端部，限制焊针。根据所述结构，可使弹性部以焊针基底部为基础而弹性变形。而且，在弹性部的另一端部设有限制部，所述限制部限制焊针。因此，焊针相对于焊针基底部的相对位置可通过弹性部而移位。因此，可更可靠地将焊针安装于接合工具。

一实施例的打线接合装置中，限制部可与焊针的锥面进行线接触。根据所述结构，限制部可容许所保持的焊针的倾斜。因此，焊针的姿势可更灵活地移位，故而可进一步将焊针可靠地安装于接合工具。

一实施例的打线接合装置中，限制部可为圆环(torus)状的o形环，且弹性部为线圈弹簧。根据所述结构，可利用简易的结构来构成焊针保持部。

一实施例的打线接合装置中，焊针保持部可具有：软管，包含作为限制部的上端开口缘及作为弹性部的本体部；盖，将软管的下端封闭；及筒状的管道，下端经盖封闭，收纳软管，且管道的刚性高于软管，在管道的内周面与软管的外周面之间设有间隙。根据所述结构，可通过软管使焊针的姿势移位。进而，管道存在于软管的外侧，故而可通过管道将焊针的移位限制于容许范围。因此，可将焊针可靠地安装于接合工具。

另一实施例的接合装置包括：焊针保持部，可装卸地保持焊针；致动器，以使经焊针保持部保持的焊针插入至接合工具的焊针保持孔的方式，使保持有焊针的焊针保持部沿着规定的方向移动；及焊针引导部，配置于焊针保持部与接合工具之间，伴随焊针保持部的移动而将焊针引导至焊针保持孔，在焊针引导部中，设有将焊针引导至焊针保持孔的引导孔，焊针引导部具有施力构件，所述施力构件对插入至引导孔中的焊针提供朝向与引导孔的轴线交叉的方向的力。

根据所述结构，焊针一面由施力构件按压于焊针引导部的壁面，一面朝向规定的方向而经引导。其结果，焊针可不倾斜而以稳定的状态移动。因此可进一步将焊针可靠地导向接合工具的焊针保持孔。

另一实施例的接合装置中，引导孔可包含沿着焊针的插入方向排列的第一孔部及第二孔部，且第一孔部为直径朝向插入方向减小的锥孔，第二孔部与焊针保持孔同轴地配置，以沿着焊针保持孔的轴线的方式引导焊针。根据所述结构，可将焊针更可靠地导向焊针保持孔。

另一实施例的接合装置中，焊针引导部也可包含形成有第一孔部的锥部及形成有第二孔部的引导部，且施力构件设于引导部。根据所述结构，可将焊针更可靠地导向焊针保持孔。

发明的效果

根据本公开，提供一种可实现将新的焊针安装于打线接合装置的作业的自动化的打线接合装置。

附图说明

图1为表示实施例的打线接合装置的立体图。

图2为将图1所示的打线接合装置具有的焊针更换部放大表示的立体图。

图3为将焊针保持部的一部分剖视表示的立体图。

图4为说明焊针保持部的动作的图。

图5为将焊针引导部的一部分剖视表示的立体图。

图6为表示由焊针保持部及焊针引导部发挥的焊针的引导功能的图。

图7为表示由焊针保持部及焊针引导部发挥的焊针的另一引导功能的图。

图8为表示图2所示的焊针更换部具有的致动器的主要部分的平面图。

图9为说明致动器的动作原理的图。

图10为说明致动器的具体控制的图。

图11为说明致动器的具体控制的图。

图12为表示焊针更换部的主要动作的图。

图13为表示继图12之后的焊针更换部的主要动作的图。

图14为表示继图13之后的焊针更换部的主要动作的图。

图15为表示继图14之后的焊针更换部的主要动作的图。

图16为表示变形例的焊针保持部的剖面的立体图。

图17为表示另一变形例的焊针引导部的立体图。

图18为图17所示的焊针引导部的正面图。

图19为图17所示的焊针引导部的平面图。

具体实施方式

以下，一方面参照随附附图一方面对本公开的致动器以及打线接合装置进行详细说明。附图的说明中对相同部件标注相同符号，省略重复说明。

图1所示的打线接合装置1例如使用细径的金属打线将设于印刷基板等的电极、与安装于所述印刷基板的半导体元件的电极加以电连接。打线接合装置1对打线提供热、超音波或压力而将打线连接于电极。打线接合装置1具有基底2、接合部3、及搬送部4。接合部3进行所述连接作业。搬送部4将作为被处理零件的印刷基板等搬送至接合区域。

接合部3含有接合工具6，在接合工具6的前端设有超音波焊头7。在所述超音波焊头7的前端，可装卸地设有焊针8。焊针8对打线提供热、超音波或压力的焊针8。

以下的说明中，将超音波焊头7延伸的方向设为x轴，将由搬送部4搬送印刷基板的方向设为y轴(第二方向)。将焊针8进行接合动作时移动的方向(z轴方向，第一方向)设为z轴。

焊针8需要定期更换。因此，打线接合装置1具有焊针更换部9。焊针更换部9不经由作业者的操作而自动更换焊针8。

焊针更换部9将安装于超音波焊头7的焊针8回收。进而，焊针更换部9对超音波焊头7安装焊针8。所谓焊针8的更换作业，包含回收焊针8的作业及安装焊针8的作业。焊针8的更换作业在满足预先设定的条件的情形时，自动实施。例如，所述条件也可设为接合作业的次数。即，也可在每当实施规定次数的接合作业时，进行更换焊针8的作业。

如图2所示，焊针更换部9具有焊针保持部11、焊针引导部12及致动器13作为主要的结构部件。另外，焊针更换部9具有装卸夹具15及驱动装卸夹具15的夹具驱动部20作为附加的结构部件。

＜焊针保持部＞

焊针保持部11保持焊针8。焊针保持部11经由固持器14而安装于致动器13。焊针保持部11的形状为在z轴方向上延伸的圆柱。焊针保持部11的下端保持于固持器14。在焊针保持部11的上端，可装卸地插入焊针8。

如图3所示，焊针保持部11具有上插座16、线圈弹簧17(弹性部)、下插座18(焊针基底部)及o形环19(限制部)作为主要的结构部件。上插座16、线圈弹簧17及下插座18配置于共同的轴线上。具体而言，自上而下依次以上插座16、线圈弹簧17及下插座18的顺序配置。

上插座16的形状为大致圆筒。上插座16具有自上端面16a到达下端面16b的贯通孔16h。上插座16保持焊针8的锥面8a。因此，贯通孔16h的内径对应于焊针8的锥面8a的外径。例如，贯通孔16h的内径小于焊针本体8b的外径。在贯通孔16h的上端面16a侧，设有用于o形环19的埋头孔部16c。埋头孔部16c具有可收纳o形环19的尺寸。埋头孔部16c的深度与o形环19的高度为相同程度。埋头孔部16c的内径与o形环19的外径为相同程度。

o形环19为所谓圆环。o形环19与焊针8的锥面8a直接接触。即，焊针保持部11的o形环19保持焊针8。所述保持是通过形成于o形环19的表面的粘着层而达成。o形环19的内径与贯通孔16h的内径为大致相同程度。在o形环19插入有焊针8的锥面8a。

上插座16具有设于外周面的阶差16d。因此，上插座16的上端面16a侧的外径与上插座16的下端面16b侧的外径不同。具体而言，下端面16b侧的外径略小于上端面16a侧的外径。在下端面16b侧的细径部16e，嵌入有线圈弹簧17。

下插座18的形状为大致圆筒。下插座18的上端面18a面向上插座16的下端面16b。下插座18的外形形状与上插座16的外形形状相同。在下插座18的外周面设有阶差18d。与上插座16相反，下插座18的上端面18a侧为细径部18e。在所述上端面18a侧的细径部18e，嵌入有线圈弹簧17。下插座18的下端面18b侧的粗径部18f是由固持器14所夹持。

线圈弹簧17为压缩弹簧。线圈弹簧17的上端侧嵌入至上插座16的细径部16e。线圈弹簧17的下端侧插入至下插座18的细径部18e。上插座16与线圈弹簧17构成可挠部10。因此，上插座16与下插座18通过线圈弹簧17而连结。线圈弹簧17具有沿着轴线17a的方向的弹性及沿着与轴线17a交叉的方向的弹性。其结果，上插座16可变更相对于下插座18的相对位置。

具有所述结构的焊针保持部11具有图4所示的保持态样。图4的(a)部表示初期态样的焊针保持部11。图4的(b)部表示第一变形态样的焊针保持部11。图4的(c)部表示第二变形态样的焊针保持部11。

如图4的(a)部所示，第一保持态样的焊针保持部11中，上插座16的轴线16与下插座18的轴线18a重合。进而，焊针8的轴线8a也与所述轴线16a、轴线18a重合。

如图4的(b)部所示，第二保持态样的焊针保持部11中，上插座16的轴线16a与下插座18的轴线18a不重合。具体而言，下插座18保持于固持器14而维持其位置。相对于此种下插座18，上插座16在x轴及y轴的方向上移动。上插座16的轴线16a相对于下插座18的轴线18a而平行。

如图4的(c)部所示，第三变形态样的焊针保持部11中，上插座16的轴线16a与下插座18的轴线18a重合。即，它们的结构与第一保持态样相同。另一方面，焊针8的轴线8a相对于上插座16的轴线16a而倾斜。o形环19具有圆环的形状。因此，供焊针8的锥面8a插入的内周面为曲面。例如，平行于z轴的剖面中的o形环19的剖面形状为圆形。若将在o形环19中插入有锥面8a的状态剖视，则o形环19与锥面8a以两个接触部c1、c2接触。即，o形环19与焊针8的接触态样为在环状的接触线cl(参照图3)上接触的线接触。根据此种接触状态，容许焊针8相对于o形环19的轴线19a倾斜。

＜焊针引导部＞

再次如图2所示，焊针引导部12在将焊针8插入至超音波焊头7的孔7h(焊针保持孔)中时，引导焊针8。焊针引导部12设于致动器13。因此，保持焊针引导部12与构成致动器13的零件的相对位置关系。焊针引导部12为从致动器13向超音波焊头7延伸的单臂梁。

图5为将焊针引导部12的主要部分剖视的立体图。如图5所示，在焊针引导部12的自由端部设有引导孔12h。引导孔12h接受焊针8的焊针本体8b。而且，引导孔12h将焊针8导向超音波焊头7的孔7h。引导孔12h为贯通孔。引导孔12h自焊针引导部12的上表面12a到达下表面12b。引导孔12h在焊针引导部12的前端面12c也开口。引导孔12h可从下表面12b及前端面12c接受焊针8。

引导孔12h包含锥孔部12t及平行孔部12p。锥孔部12t的下端在下表面12b开口。平行孔部12p的上端在上表面12a开口。下表面12b中的锥孔部12t的内径大于上表面12a中的平行孔部12p的内径。所述内径大于焊针8的上端的外径。即，引导孔12h的内径自下表面12b向上表面12a逐渐减小。而且，引导孔12h的内径在将锥孔部12t与平行孔部12p连结的位置最小。所述内径与焊针8的上端的外径大致相同。而且，平行孔部12p的内径一定。

图6表示通过焊针引导部12引导焊针8的状况。在图6的(a)部所示的状态下，超音波焊头7的孔7h的轴线7a、与焊针引导部12的引导孔12h的轴线12a重合。另一方面，保持于焊针保持部11的焊针8的轴线8a相对于轴线7a、轴线12a而在x轴方向上平行地偏移。

使焊针保持部11自图6的(a)部所示的状态在z轴方向上移动。如图6的(b)部所示，焊针8的上端接触锥孔部12t的壁面。若使焊针保持部11向上移动，则焊针8沿着壁面移动。所述移动不仅包含向上(z轴方向)的成分，还包含水平方向(x轴方向)的成分。焊针保持部11可通过线圈弹簧17而使上插座16相对于下插座18移动。即，若使下插座18向上移动，则上插座16一面向上移动，一面通过线圈弹簧17而也向水平方向移动。

根据所述移动，焊针8的轴线8a逐渐接近孔7h的轴线7a。而且，若焊针8的上端到达平行孔部12p，则焊针8的轴线8a与孔7h的轴线7a重合。因此，焊针8插入至超音波焊头7的孔7h中。

图6的(a)部所示的例中，超音波焊头7与焊针引导部12的位置关系为理想状态。另一方面，图7的(a)部所示的例中，相对于焊针引导部12的轴线12a，超音波焊头7的孔7h的轴线7a倾斜。

对图7的(b)部所示的状态下插入焊针8的动作进行说明。如图7的(b)部所示，相对于孔7h的轴线7a，焊针8的轴线8a相对倾斜。在所述状态下，焊针8的上端与孔7h的壁面接触。因此，无法将焊针8更多地向孔7h中插入。为了对孔7h插入焊针8，需要相对于孔7h的轴线7a使焊针8的轴线8a平行。进而，使轴线8a与轴线7a重合。

焊针保持部11中，可使上插座16相对于下插座18偏移。进而，焊针8可相对于上插座16的轴线16a而倾斜。根据这些作用，如图7的(c)部所示，随着使焊针保持部11上升，焊针8的轴线8a逐渐接近孔7h的轴线7a。然后，最终将焊针8插入至孔7h中。即，焊针保持部11灵活地保持焊针8。其结果，可吸收焊针8与焊针引导部12的偏移。进而，可吸收焊针8与超音波焊头7的孔7h的偏移。因此，根据焊针保持部11及焊针引导部12，能将焊针8可靠地安装于超音波焊头7。

＜致动器＞

致动器13使成为更换对象的焊针8或新的焊针8移动。另外，致动器13将焊针8保持于规定的位置及姿势。致动器13可沿着规定的平移轴(z轴)方向往返移动。本实施例中，平移轴沿着铅垂方向(z轴)。因此，致动器13使焊针8沿着铅垂方向向上及向下移动。进而，致动器13使焊针8绕旋转轴(x轴)旋转。本实施例中，旋转轴与铅垂方向(z轴)正交。即，旋转轴沿着水平方向(x轴)。因此，致动器13使焊针8绕水平方向旋转。

致动器13具有致动器基底21(基底部)、一对线性马达22a、22b(第一力产生部、第二力产生部)、线性引导件24、滑架26(移动体)及控制装置27(控制部，参照图1等)。

致动器基底21的形状为平板。致动器基底21具有主面21a。主面21a的法线方向沿着水平方向(x轴方向)。在主面21a上配置有线性马达22a、线性马达22b、线性引导件24及滑架26。

线性马达22a使滑架26移动。线性马达22a为以所谓冲击驱动(impactdrive)方式为原理的超音波马达。线性马达22a具有驱动轴28a及超音波元件29a(超音波产生部)。驱动轴28a为金属制的圆棒。驱动轴28a的轴线相对于致动器基底21的主面21a平行置。滑架26沿着驱动轴28a移动。因此，驱动轴28a的长度决定滑架26的移动范围。驱动轴28a的下端固定于超音波元件29a。驱动轴28a的上端由引导部31支持。引导部31自致动器基底21的主面21a突出。驱动轴28a的上端可相对于引导部31而固定。另外，驱动轴28a的上端也可与引导部31接触。即，驱动轴28a的下端为固定端，另外，驱动轴28a的上端为固定端或自由端。

超音波元件29a对驱动轴28a提供超音波振动。经提供有超音波振动的驱动轴28a沿着z轴稍许振动。超音波元件29a例如也可采用作为压电元件的压电式(piezo)元件。压电式元件根据所施加的电压而变形。因此，压电式元件若被赋予高频电压，则根据其频率及电压的大小而反复变形。即，压电式元件产生超音波振动。超音波元件29a固定于自致动器基底21突出的引导件32。

在超音波元件29a上电连接有控制装置27。超音波元件29a受到控制装置27产生的驱动电压。控制装置27控制对超音波元件29a提供的交流电压的频率及振幅。

线性马达22b的单体结构与线性马达22a相同。线性马达22b从线性马达22a向与z轴交叉的y轴方向分离地配置。线性马达22b的驱动轴28b相对于线性马达22a的驱动轴28a而平行。线性马达22b的上端的高度与线性马达22a的上端的高度相同。同样地，线性马达22b的下端的高度与线性马达22a的下端的高度相同。

滑架26为移动体。移动体通过线性马达22a、线性马达22b而平移及旋转。滑架26的形状为圆盘。滑架26架设于线性马达22a、线性马达22b之间。在致动器基底21与滑架26之间，设有在z轴方向上引导滑架26的线性引导件24。滑架26是由线性引导件24在z轴方向上引导。线性引导件24限制滑架26的移动方向。线性引导件24不向滑架26提供朝z轴方向的驱动力。

滑架26具有前圆盘33、加压圆盘34及后圆盘36。这些圆盘的外径彼此相同。另外，这些圆盘沿着共同的轴线层叠。在前圆盘33与加压圆盘34之间夹入有轴体37。所述轴体37的外径小于前圆盘33及加压圆盘34的外径。因此，在前圆盘33的外周部与加压圆盘34的外周部之间形成有间隙。同样地，在后圆盘36与加压圆盘34之间也夹入有轴体38。所述轴体37的外径也小于后圆盘36及加压圆盘34的外径。因此，在后圆盘36的外周部与加压圆盘34的外周部之间也形成有间隙。

后圆盘36连结于线性引导件24的平台24a。后圆盘36相对于平台24a可旋转地连结。另一方面，加压圆盘34及前圆盘33机械固定于后圆盘36。因此，加压圆盘34及前圆盘33不相对于后圆盘36而旋转。因此，包含前圆盘33、加压圆盘34及后圆盘36的滑架26总体相对于线性引导件24的平台24a而可旋转。

如图8所示，驱动轴28a、驱动轴28b夹入于加压圆盘34与后圆盘36的间隙g1中。一对驱动轴28a、28b隔着滑架26的重心。驱动轴28a、驱动轴28b与加压圆盘34的背面34b及后圆盘36的主面36a接触。驱动轴28a、驱动轴28b不与轴体38的外周面38a接触。间隙g1的外径小于加压圆盘34及后圆盘36的外径。另外，间隙g1的外径大于轴体38的外径。轴体38的外径与后圆盘36的外径的差值大于驱动轴28a的外径与驱动轴28b的外径的差值。同样地，轴体37的外径与加压圆盘34的外径的差值大于驱动轴28a的外径与驱动轴28b的外径的差值。

间隙g1的间隔略小于驱动轴28a的外径及驱动轴28b的外径。在前圆盘33与加压圆盘34之间形成有间隙g2。其结果，在加压圆盘34与后圆盘36之间配置有驱动轴28a、驱动轴28b时，加压圆盘34稍向前圆盘33侧挠曲。所述挠曲产生将驱动轴28a、28b按压于后圆盘36的力。

以下，一方面参照图9一方面对致动器13的动作原理进行说明。图9的(a)部、图9的(b)部及图9的(c)部表示致动器13的动作原理。为了方便说明，在图9中，示出其中一个线性马达22a及滑架26，省略另一个线性马达22b等的图示。

图9的(a)部表示保持滑架26的位置的态样。滑架26的驱动轴28a夹入于加压圆盘34与后圆盘36之间。滑架26的位置通过所述夹入所致的加压而维持。更详细而言，滑架26的位置通过以加压为垂直阻力的摩擦阻力而维持。控制装置27不对超音波元件29a提供电压。即，如电压e1所示，电压值为零。再者，控制装置27也可对超音波元件29a提供具有规定电压值的直流电流。

滑架26的位置通过与驱动轴28a之间的摩擦阻力而维持。此处，作为使驱动轴28a移动的态样，存在滑架26伴随驱动轴28a而移动的第一态样与滑架26不伴随驱动轴28a而通过其惯性继续维持位置的第二态样。使驱动轴28a移动的态样是根据使驱动轴28a移动的速度来选择第一态样或第二态样。使驱动轴28a移动的速度与超音波振动的频率相关。因此，使驱动轴28a移动的态样是根据超音波振动的频率来选择第一态样或第二态样。例如，在超音波振动的频率为相对较低的频率(15khz～30khz)时，滑架26伴随驱动轴28a而移动。例如，在超音波振动的频率为相对较高的频率(100khz～150khz)时，滑架26不伴随驱动轴28a而维持位置。

例如，如图9的(b)部所示，在使驱动轴28a向上(正方向)移动时，使滑架26对应于驱动轴28a的移动而移动。在此情况下，驱动轴28a与滑架26的相对位置关系不变化。在使驱动轴28a向下(负方向)移动时，使滑架26不对应于驱动轴28a的移动而移动。在此情况下，驱动轴28a与滑架26的相对位置关系变化。若重复这些动作，则滑架26逐渐向上方移动。即，使驱动轴28a向上移动的电压(电压e2中的符号e2a)的周期长于使驱动轴28a向下移动的电压的周期(电压e2中的符号e2b)。其结果，滑架26向上方移动。

反之，如图9的(c)部所示，在使驱动轴28a向下移动时，使滑架26对应于驱动轴28a的移动而移动。在此情况下，驱动轴28a与滑架26的相对位置关系不变化。而且，在使驱动轴28a向上移动时，使滑架26不对应于驱动轴28a的移动而移动。在此情况下，驱动轴28a与滑架26的相对位置关系变化。若重复这些动作，则滑架26逐渐向下方移动。即，使驱动轴28a向上移动的电压(电压e3中的符号e3a)的周期短于使驱动轴28a向下移动的电压的周期(电压e3中的符号e3b)。其结果，可使滑架26向下方移动。

再者，在使滑架26向下移动的情形时，也可除了所述控制以外，使滑架26不对应于驱动轴28a的向上的移动及向下的移动两者。即，表面上，作用于滑架26与驱动轴28a之间摩擦阻力小于作用于滑架26的重力。其结果，看起来滑架26落下。在所述态样中，作为使滑架26向下移动的力，利用作用于滑架26的重力。

接下来，一方面参照图10以及图11，一方面对致动器13的具体动作进行说明。

图10的(a)部表示维持滑架26的位置的动作。在维持滑架26的位置的情形时，控制装置27对各超音波元件29a、超音波元件29b提供一定的电压(参照图10的(a)部中的电压e4、电压e5)。

图10的(b)部表示使滑架26向上移动的动作。此时，控制装置27对其中一个超音波元件29a提供图10的(b)部中的电压e6所示的交流电压。使驱动轴28a向上移动的电压的周期长于使驱动轴28a向下移动的电压的周期。同样地，控制装置27对另一个超音波元件29b也提供图10的(b)部中的电压e7所示的交流电压。使驱动轴28b向上移动的电压的周期长于使驱动轴28b向下移动的电压的周期。即，控制装置27对两个超音波元件29a、26b提供相同的交流电压。控制装置27令使其中一个驱动轴28a向上移动的时机与使另一个驱动轴28b向上移动的时机一致。即，控制装置27将对其中一个超音波元件29a提供的电压的相位与对另一个超音波元件29a提供的电压的相位设为彼此相同相位的关系。因此，接触部p1与接触部p2以相同的距离逐渐向上方移动。此处，接触部p1为在其中一个驱动轴28a中按压于加压圆盘34及后圆盘36的部分。另外，接触部p2为在另一个驱动轴28b中按压于加压圆盘34及后圆盘36的部分。其结果，接触部p1及接触部p2在维持平行状态的状态下向上方移动。即，滑架26不绕重心旋转，而向上平移。

图10的(c)部表示使滑架26向下移动的动作。此时，控制装置27对其中一个超音波元件29a提供图10的(c)部中的电压e8所示的交流电压。使驱动轴28a向上移动的电压的周期短于使驱动轴28a向下移动的电压。同样地，控制装置27对另一个超音波元件29b也提供图10的(c)部中的电压e9所示的交流电压。使驱动轴28b向上移动的电压的周期短于使驱动轴28b向下移动的电压的周期。其结果，其中一个驱动轴28a中的接触部p1与另一个驱动轴28b中的接触部p2以相同的距离逐渐向下方移动。其结果，接触部p1、接触部p2在维持平行状态的状态下向下方移动。即，滑架26不绕重心旋转，而向下平移。

根据所述控制，在使滑架26向下方移动时，在滑架26与驱动轴28a、驱动轴28b之间摩擦阻力发挥作用。即，滑架26与驱动轴28a、驱动轴28b的相对位置不改变。因此，滑架26不绕重心旋转。例如，可能存在因保持于滑架26的焊针8的姿势而产生使滑架26旋转那样的转矩的情况。即使在所述情况下，致动器13也可在抑制滑架26的旋转的状态下，使滑架26向下移动。

使滑架26向上及向下移动的平移，也可利用一个线性马达22a来实现。实施例的致动器13具有两个线性马达22a、22b，故而与具有一个线性马达22a的结构相比可提高推进力。

图11的(a)部表示使滑架26向顺时针方向旋转的动作。此时，控制装置27对其中一个超音波元件29a提供图11的(a)部中的电压e10所示的交流电压。使驱动轴28a向上移动的电压的周期短于使驱动轴28a向下移动的电压的周期。另一方面，控制装置27对另一个超音波元件29b提供图11的(a)部中的电压e11所示的交流电压。使驱动轴28b向上移动的电压的周期长于使驱动轴28b向下移动的电压的周期。即，对超音波元件29a提供的电压与对超音波元件29b提供的电压相同。而且，控制装置27令使其中一个驱动轴28a向上移动的时机与使另一个驱动轴28b向下方移动的时机一致。即，对其中一个超音波元件29a提供的电压的相位相对于对另一个超音波元件29b提供的电压的相位为相反相位。于是，其中一个驱动轴28a的接触部p1向下移动，并且另一个驱动轴28b的接触部p2向上移动。接触部p1、接触部p2彼此向相反方向移动。若这些接触部的移动量一致，则滑架26在维持z轴方向的位置的状态下向顺时针方向旋转。

图11的(b)部表示使滑架26向逆时针方向旋转的动作。此时，控制装置27对其中一个超音波元件29a提供图11的(b)部中的电压e12所示的交流电压。使驱动轴28a向上移动的电压的周期长于使驱动轴28a向下移动的电压的周期。另一方面，控制装置27对另一个超音波元件29b提供图11的(b)部中的电压e13所示的交流电压。使驱动轴28b向上移动的电压的周期短于使驱动轴28b向下移动的电压的周期。于是，其中一个驱动轴28a的接触部p1向上移动，另一个驱动轴28b的接触部p2向下移动。即，接触部p1、接触部p2彼此向相反方向移动。若这些接触部的移动量一致，则滑架26在维持z轴方向的位置的状态下向逆时针方向旋转。

＜更换动作＞

继而，对通过所述焊针更换部9进行的焊针更换动作进行说明。

图12的(a)部表示即将更换安装于超音波焊头7的焊针8u之前的状态。焊针更换部9不仅具有所述焊针保持部11、焊针引导部12及致动器13，还具有焊针存储部(capillarystocker)39及焊针回收部41作为附加的结构部件。焊针储存部39收纳多个更换用的焊针8n。焊针回收部41收纳已使用的焊针8u。

图12的(a)部表示例如通过安装于超音波焊头7的焊针8u进行打线接合作业的状态。焊针更换部9也可退避至不妨碍所述打线接合作业的位置。

图12的(b)部表示更换动作中的第一步骤的状态。焊针更换部9通过控制装置27使滑架26向顺时针方向旋转。所述旋转对应于图11的(a)部所示的动作。通过所述旋转，已退避至不妨碍打线接合作业的位置的焊针保持部11位于焊针8u的下方。

图13的(a)部表示更换动作中的第二步骤的状态。焊针更换部9通过控制装置27使滑架26向上方移动。所述移动对应于图10的(b)部所示的动作。通过所述移动，焊针保持部11保持安装于超音波焊头7的焊针8u。

图13的(b)部表示更换动作中的第三步骤的状态。焊针更换部9通过控制装置27使滑架26向下方移动。所述移动对应于图10的(c)部所示的动作。通过所述移动，将经焊针保持部11保持的焊针8u从超音波焊头7卸除。

图14的(a)部表示更换动作中的第四步骤的状态。焊针更换部9通过控制装置27使滑架26向顺时针方向旋转。所述移动对应于图11的(a)部所示的动作。通过所述移动，将经焊针保持部11保持的焊针8u搬送至焊针回收部41。其结果，焊针8u作为已使用的焊针8u而回收。

图14的(b)部表示更换动作中的第五步骤的状态。焊针更换部9通过控制装置27使滑架26向逆时针方向旋转。所述移动对应于图11的(b)部所示的动作。通过所述移动，焊针保持部11保持更换用的新的焊针8n。

图15的(a)部表示更换动作中的第六步骤的状态。焊针更换部9通过控制装置27使滑架26向顺时针方向旋转。所述移动对应于图11的(a)部所示的动作。通过所述移动，经焊针保持部11保持的新的焊针8n位于超音波焊头7的孔7h的下方。

图15的(b)部表示更换动作中的第七步骤的状态。焊针更换部9通过控制装置27使滑架26向上方移动。所述移动对应于图10的(b)部所示的动作。通过所述移动，经焊针保持部11保持的新的焊针8n插入至超音波焊头7的孔7h中。在所述插入中，通过图6以及图7所示的焊针保持部11及焊针引导部12的作用，消除焊针8n与焊针引导部12的偏移及焊针8n与超音波焊头7的孔7h的偏移。其结果，能将焊针8n可靠地安装于孔7h。

以下，对实施例的致动器13及打线接合装置1的作用效果进行说明。

致动器13包括一对线性马达22a、22b。各线性马达22a、线性马达22b产生的力通过控制装置27进行控制。根据所述结构，通过使一对线性马达22a、22b产生的力的朝向一致，可使滑架26平移。进而，通过使线性马达22a、线性马达22b产生的力的朝向互为反向，可对滑架26提供绕重心的转矩。其结果，可使滑架26绕其重心旋转。因此，致动器13可将平移及旋转等多个动作提供至滑架26。

本公开的致动器13可进行平移与旋转。进而，无需分别准备仅用于平移的驱动机构及仅用于旋转的驱动机构。因此，与分别准备平移用驱动机构及旋转用驱动机构的结构相比，可实现致动器13的大小的小型化。

打线接合装置1包括具备致动器13的焊针更换部9。所述致动器13可将平移与旋转所述两个动作提供至滑架26。因此，可对打线接合装置1赋予焊针8的更换功能，并且抑制焊针更换部9的大型化。因此，可兼顾打线接合装置1的高功能化与小型化。

打线接合装置1中，经焊针保持部11保持的焊针8一面经焊针引导部12引导一面插入至孔7h中。因此，即便焊针8相对于孔7h偏移，也通过焊针引导部12来修正偏移。焊针保持部11中，相对于固定于致动器13的下插座18，包含上插座16及线圈弹簧17的可挠部10以可相对移位的方式保持焊针8的位置。其结果，即便在除了焊针8相对于孔7h的偏移以外，焊针引导部12相对于孔7h偏移的情形时，也能以使焊针8追随焊针引导部12及孔7h的方式，一面使焊针8的姿势变化一面插入。因此，可不依赖作业者的手而将新的焊针8自动安装于打线接合装置1。

以上，对本发明的实施例进行了说明，但不限定于所述实施例而能以各种方式实施。

＜变形例1＞

在实施例中，作为第一力产生部及第二力产生部，例示了利用惯性法则的以冲击驱动方式为原理的超音波驱动马达。然而，第一力产生部及第二力产生部不限定于所述结构，也可采用可能产生沿着规定方向的力的构造来作为第一力产生部及第二力产生部。例如，作为第一力产生部及第二力产生部，也可采用利用滚珠螺杆(ballscrew)的线性引导件。

＜变形例2＞

焊针保持部只要能以可灵活地变更焊针8的姿势的态样保持焊针8即可。因此，不限定于所述焊针保持部的结构。图16示出了变形例的焊针保持部11a。

焊针保持部11a具有金属制的管道42、硅酮(silicone)树脂制的软管43、及盖44作为主要的结构部件。管道42的形状为筒状。在管道42的内部收纳软管43。管道42的一端由盖44封闭。软管43的一端由盖44封闭。盖44由固持器14保持。软管43的上端43a(上端开口缘)与管道42的上端42a大致一致。软管43的外径小于管道42的内径。即，在软管43的外周面与管道42的内周面之间，形成有稍许的间隙。软管43的上端43a保持焊针8的锥面8a。

焊针保持部11a的软管43具有规定的可挠性。因此，以形成于软管43的外周面与管道42的内周面之间的间隙的程度，焊针保持部11a可容许焊针8的姿势变更。具体而言，焊针保持部11a可容许与管道42的轴线42a交叉的方向上的偏心及倾斜。

在焊针保持部11a仅包括软管43的情形时，软管43的刚性不足，因此视焊针8的姿势不同而产生无法保持焊针8的情况。然而，在软管43的外侧，存在刚性高于软管43的管道42。因此，即便在软管43的刚性不足的情形时，也可通过管道42将焊针8的移位限制于容许范围。

在软管43中插入有焊针8的状态下，所述上端43a的内周缘与锥面8a的接触状态成为线接触。因此，与本公开的焊针保持部11a同样地，也可倾斜地保持焊针8。

＜变形例3＞

所述焊针引导部12一面使焊针8与锥孔部12t的壁面及平行孔部12p的壁面接触，一面将焊针8引导至超音波焊头7的孔7h。如图17所示，锥孔部12t及平行孔部12p在前端面12c具有开口部12e。根据所述形状，在使焊针8逐渐向上方移动时，焊针8在前方(x轴方向)未经支持。其结果，有可能焊针8相对于壁面12w(参照图19)向相反侧倾斜。因此，变形例的焊针引导部12s可防止所述焊针8的倾斜的产生，并且进一步向超音波焊头7的孔7h可靠地插入焊针8。

如图17、图18及图19所示，焊针引导部12s具有将焊针8引导至孔7h的引导孔12h。引导孔12h包含沿着焊针8的插入方向(z轴方向)排列的锥孔部12t(第一孔部)及平行孔部12p(第二孔部)。而且，焊针引导部12包含形成有锥孔部12t的锥部51、及形成有平行孔部12p的平行引导部52。

所述锥孔部12t为直径朝向插入方向(z轴方向)变小的研钵状的锥孔。所谓此处的插入方向，是指自下表面12b朝向上表面12a的方向。另外，平行孔部12p与孔7h同轴地配置，以沿着平行孔部12p的轴线12a(参照图18、图19)的方式引导焊针8。所谓此处的“同轴”，不限定于平行孔部12p的轴线12a与孔7h的轴线7a完全一致(重合)。所谓“同轴”，意指可将焊针8自平行孔部12p插入至孔7h的轴线的位置关系，容许可将焊针8自平行孔部12p插入至孔7h的结构中的轴线彼此的偏移。

焊针引导部12s具有一对线圈弹簧53。线圈弹簧53对插入至平行孔部12p的焊针8提供朝向与轴线12a交叉的方向(xy平面的面内方向)的力。所述线圈弹簧53设于平行引导部52。具体而言，插入至设于平行引导部52的孔52h中。线圈弹簧53支持位于平行引导部52的焊针8。

线圈弹簧53是以其轴线l53相对于xy平面成平行的方式配置。线圈弹簧53的轴线l53相对于轴线12a位于扭转的位置。焊针8可抵接的壁面12w的点p12、平行孔部12p的轴线12a、及线圈弹簧53中可与焊针8抵接的点p53配置于经过平行孔部12p的轴线12a的径向线12k上。

线圈弹簧53具有在无外力作用的状态(以下称为“自然状态”)下可维持其形状的弹性系数。具体而言，线圈弹簧53在以使其轴线l53与水平方向一致的方式保持的情形时，在铅垂方向上不发生显著的挠曲。而且，线圈弹簧53若受到朝向与轴线l53交叉的方向的外力，则产生与所述外力反向的反作用力。

如图19所示，在由平行孔部12p的壁面12w及线圈弹簧53包围的区域s中插入焊针8。线圈弹簧53与壁面12w之间的距离m1略小于焊针8的直径。于是，若在区域s中插入焊针8，则焊针8将线圈弹簧53朝与壁面12w相反侧(即，开口部12e侧)按压(力f1)。针对所述力f1，线圈弹簧53产生反作用力f2。通过所述反作用力f2，焊针8被按压于壁面12w。

因此，平行孔部12p中，焊针8的外周面8t与壁面12w接触。即，在焊针8的外周面8t与壁面12w接触的状态下，焊针8在轴线12a的方向上逐渐滑动。其结果，焊针8可不相对于轴线12a倾斜而以稳定的状态移动，故而可进一步将焊针8可靠地引导至超音波焊头7的孔7h。

再者，作为图17、图18、图19等所示的施力构件的线圈弹簧53为一例，施力构件的结构不限定于所述线圈弹簧53。施力构件只要为可朝向平行孔部12p的壁面12w按压焊针8的结构，则可适当采用。

符号的说明

1：打线接合装置

2：基底

3：接合部

4：搬送部

6：接合工具

7：超音波焊头

7h：孔

8：焊针

8a：锥面

8b：焊针本体

9：焊针更换部

11：焊针保持部

12：焊针引导部

12h：引导孔

12t：锥孔部(第一孔部)

12p：平行孔部(第二孔部)

13：致动器

14：固持器

16：上插座

16c：埋头孔部

16d：阶差

16e：细径部

16h：贯通孔

17：线圈弹簧(弹性部)

18：下插座(焊针基底部)

18d：阶差

18e：细径部

18f：粗径部

19：o形环(限制部)

21：致动器基底(基底部)

22a：线性马达(第一力产生部)

22b：线性马达(第二力产生部)

24：线性引导件

26：滑架

27：控制装置(控制部)

28a、28b：驱动轴

29a、29b：超音波元件

31、32：引导件

33：前圆盘

34：加压圆盘

36：后圆盘

37、38：轴体

39：焊针存储部

41：焊针回收部

g1、g2：间隙

p1、p2、c1、c2：接触部

51：锥部

52：平行引导部

53：线圈弹簧