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JP4679665B1 - ２方向移動テーブル - Google Patents

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Abstract

【課題】２方向移動テーブルのＹ方向ストロークを拡大する。
【解決手段】同一平面内で互いに直交するＸ方向とＹ方向に移動する２方向移動テーブルであって、Ｙ方向モータのＹ方向可動子４５は、一端がＹ方向テーブルに固定されてＹ方向に延び、Ｙ方向テーブルと共にＸＹ方向に移動する可動アーム４３と、可動アーム４３内に取り付けられ、その一部が可動アーム４３の幅方向に突出する駆動コイル４４と、を有し、駆動コイル４４は、複数のコアレスコイル４４１，４４２，４４３の中央部分がＹ方向に沿って可動アーム４３内に並べて配置され、各コアレスコイル４４１，４４２，４４３相互の渡り部分が可動アーム４３から突出した部分に配置されている重ね巻きコイルである。
【選択図】図４

Description

本発明は、２方向移動テーブルの構造に関する。
ワイヤボンディング装置などのボンディング装置において、半導体デバイスなどのボンディング対象を水平方向の互いに直交する２方向であるＸ方向とＹ方向とに移動させる２方向移動テーブルとしてＸＹテーブルが用いられている。ＸＹテーブルは、Ｘ方向にガイドされてＸ方向モータによってＸ方向に移動する下部テーブルと下部テーブル上面のガイドによってＹ方向にガイドされ、Ｙ方向モータによってＹ方向に移動する上部テーブルとを備えている。上部テーブルは、Ｘ方向に移動する下部テーブルの上に載ってＹ方向に移動するので、ＸＹ方向に自在に移動することができるよう構成されている。
このようなＸＹテーブルのＹ方向モータに可動コイル型の直流リニアモータを用い、コイルの取り付けられた平板状の可動子を上部テーブルに接続固定し、位置決めを高精度化することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、可動コイル型のリニアモータとしては、交流リニアモータも多く用いられている。例えば、三相交流のＵ．Ｖ．Ｗの各相に対応する３つのコイルを平面的に並べてその前後を支持部材で固定し、コイルの上下にマグネットを配置したものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
また、リソグラフィ投影装置に用いられる長方形状のコイルにおいて、長辺方向の主要電流導電体区間を共通面上に配置し、短辺方向の交差区間を重ね合わせて構成する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開２００２−３２９７７２号公報 特開２００５−３３３７９９号公報 特許第４２８０２４８号明細書
ところで、近年、半導体デバイス等の組み立て時に使用する基板（リードフレーム、サブストレート）は、コストダウンの観点から１基板あたりの面積を大きくするためにその幅が広くなってきている。幅広基板の半導体デバイスのボンディングに対応するため、ボンディング装置のＸＹテーブルはより大きなＸＹ方向のストロークが求められている。しかし、特許文献１に記載されたＹ方向モータのようにコイルが１つの直流リニアモータでは、Ｙ方向のストロークはコイルのＹ方向の大きさに依存する。このため、より大きなＹ方向ストロークを得ようとするとより大きな可動子が必要となり、可動子の長さが長くなると共に可動子の重量が大きくなってしまう。すると、可動子に発生する振動が大きくなりボンディング品質に影響を与える場合があり、Ｙ方向ストロークの拡大は制限されるという問題があった。
特許文献２に記載されたような交流リニアモータの場合には、Ｙ方向のストロークはコイルのＹ方向の大きさに依存しないので、Ｙ方向のストロークを拡大する場合には直流リニアモータの場合のようにコイルのＹ方向寸法を大きくする必要がない。しかし、特許文献２に記載されたようなコイルを平面的に並べた交流リニアモータの場合、一組の三相コイルの推力方向寸法に対して、片面につき４枚（Ｎ，Ｓの各２枚）の磁石を配置することになり、Ｎ極とＳ極を接近させ、磁極中心部の磁束密度が低下してしまう。この結果、コイルの単位体積あたりの推力は低下してしまい、結果的に大きなＹ方向ストロークを得ようとすると可動子の重量が重くなり、ボンディング品質に影響を与える場合があった。このため、特許文献２に記載された交流リニアモータを採用した場合でもＹ方向ストロークの拡大は制限されるという問題があった。また、ワイヤボンディング装置のＸＹテーブルではリニアモータのコイルの重心位置をＸＹテーブルの取り付け位置に近づけたいという要求があるが、特許文献２に記載された従来技術のように、コイルを薄くして、その面積を広げると、推力方向の幅が大きくなってしまいコイルの重心位置がＸＹテーブルの取り付け位置から大きくずれてしまうという問題があり、特許文献２に記載された従来技術をワイヤボンディング装置のＸＹテーブルに適用することは困難であるという問題があった。
また、特許文献３に記載された従来技術では交差区間の重ね合わせ厚さが厚くなってしまい、Ｙ方向可動子を上下から挟む永久磁石の間隔が大きくなって磁束が低下してしまうことからより大きなコイルが必要で可動子の重量が大きくなってしまう。このため、特許文献１に記載された従来技術と同様、可動子に発生する振動が大きくなりボンディング品質に影響を与える場合があり、Ｙ方向ストロークの拡大は制限されるという問題があった。
本発明は、２方向移動テーブルのＹ方向ストロークを拡大することを目的とする。
本発明の２方向移動テーブルは、同一平面内で互いに直交する第１の方向と第２の方向の２つの方向に移動する２方向移動テーブルであって、第１の方向にガイドされ、第１のモータによって第１の方向に駆動される第１のテーブルと、第１のテーブルの上面に設けられた第２の方向ガイドによって第２方向にガイドされ、第１のテーブルと共に第１の方向に駆動されると共に第２のモータによって第２の方向にも駆動される第２のテーブルと、一端が第２のテーブルに固定されて第２の方向に延び、第２のテーブルと共に第１及び第２の方向に移動する可動アームと、可動アーム内に取り付けられ、その一部が可動アームの幅方向に突出する駆動コイルと、を有し、駆動コイルは、複数のコアレスコイルの中央部分が第２の方向に沿って可動アーム内に並べて配置され、各コアレスコイル相互の渡り部分が可動アームから突出した部分に配置されている重ね巻きコイルであり、基本コアレスコイルと、基本コアレスコイルの厚さ方向に複数の単位コアレスコイルを積層した少なくとも２つの積層コアレスコイルと、を備え、各積層コアレスコイルの各単位コアレスコイルは基本コアレスコイルの異なる位置で基本コアレスコイルを渡り、基本コアレスコイルと各単位コアレスコイルとの各重なり部分は、基本コアレスコイルの厚さ方向中心から積層方向の両側にそれぞれ所定距離だけ離れて基本コアレスコイルの表面に沿った２つの平面の間に位置し、各単位コアレスコイル同士の渡り部分の重なり厚さは、基本コアレスコイルと単位コアレスコイルとの重なり部分の厚さと同一またはそれよりも薄いこと、を特徴とする。
本発明の２方向移動テーブルにおいて、各積層コアレスコイルの各単位コアレスコイルの積層数は偶数で、それぞれ同数ずつの単位コアレスコイルを第１の方向に相互にずらして可動アームの第２の方向に沿った中心線に対称に配置すること、としても好適であるし、基本コアレスコイルは厚さ方向に複数層に積層されていること、としても好適であるし、単位コアレスコイルは、基本コアレスコイルの層間を渡っていること、としても好適である。
本発明の２方向移動テーブルにおいて、各積層コアレスコイルは単位コアレスコイルを２枚ずつ積層したものであり、各単位コアレスコイルの厚さは基本コアレスコイルの厚さの１／２であり、基本コアレスコイルと単位コアレスコイルとの重なり部分の厚さは、基本コアレスコイルの厚さの１．５倍であり、所定距離は基本コアレスコイルの厚さの１．５倍の長さであること、としても好適である。
本発明は、２方向移動テーブルのＹ方向ストロークを拡大することができるという効果を奏する。
本発明の実施形態のＸＹテーブルの平面図である。 本発明の実施形態のＸＹテーブルの正面図である。 本発明の実施形態のＹ方向可動子を備えるＸＹテーブルの側面図である。 本発明の実施形態のＸＹテーブルにおけるＹ方向可動子を示す斜視図である 本発明の実施形態のＸＹテーブルにおけるＹ方向可動子の駆動コイルの平面図である。 図５に示すＡ−ＡからＦ−Ｆまでの駆動コイルのＸ方向の断面図である。 図５に示すＧ−ＧからＭ−Ｍまでの駆動コイルのＹ方向の断面図である。 本発明の他の実施形態のＸＹテーブルの平面図である。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１に示すように、ワイヤボンディング装置１００のＸＹテーブル１０は、平面上で互いに直交する座標軸であるＸ軸（Ｘ−Ｘ線方向）およびＹ軸（Ｙ−Ｙ線方向）の各方向に沿って下部テーブル１３と、上部テーブル２１とが設置され、各テーブルにはＸ方向モータ３０、Ｙ方向モータ４０が接続され、各方向のモータ３０，４０によって下部テーブル１３はＸ方向に、上部テーブル２１はＹ方向に駆動されるよう構成されている。また、上部テーブル２１の上には、ボンディングアーム１０２の先端に取り付けられたキャピラリ１０３を上下に動作させるボンディングヘッド１０１が取り付けられている。図１に示すように、ボンディングアーム１０２の伸びる方向がＹ方向であり、その直角方向がＸ方向である。
図２に示すように、Ｘ方向モータ３０は、架台１１の上面に、Ｘ方向ガイドレール３７を介して設置されている。Ｘ方向モータ３０はボイスコイルモータであり、周知の如く、永久磁石３２を有するＸ方向モータ固定子３１、コイル３４を有するＸ方向可動子３３とから構成されている。Ｘ方向可動子３３は、図示しないＸ方向ガイドによりＸ方向モータ固定子３１の内側に保持されており、これによりＸ方向可動子３３はＸ方向にのみ移動可能とされている。Ｘ方向ガイドは、クロスローラガイド等を利用した周知の直動式のものである。Ｘ方向モータ固定子３１はＸ方向ガイドレール３７により、Ｘ方向可動子３３の駆動方向であるＸ方向に移動可能でＹ方向には移動しないように保持されている。
Ｘ方向可動子３３の下部テーブル１３側にはブラケット３６が設けられ、このブラケット３６は下部テーブル１３のブラケット１６とボルトによって接続固定されている。下部テーブル１３はＸ方向ガイドレール１４を介して、Ｘ方向可動子３３の駆動方向であるＸ方向に移動可能でＹ方向には移動しないようにテーブル保持台１２に保持されており、テーブル保持台１２は架台１１に固定されている。ここで、Ｘ方向モータ固定子３１の重量は、Ｘ方向可動子３３と下部テーブル１３の重量と下部テーブル１３の上に重量のかかるＹ方向可動子４５と上部テーブル２１とボンディングヘッド１０１の重量の合計より大きくなっている。
図２に示すように、架台１１には、Ｘ方向モータ固定子３１のＸ方向の移動速度を検知するためのＸ方向モータ固定子速度センサ３８が取付けられ、テーブル保持台１２の上面には、下部テーブル１３のＸ方向の位置および移動速度を検知するための下部テーブルセンサ１８が取付けられている。
図３に示すように、Ｙ方向モータ４０は可動コイル型の交流リニアモータであり、架台１１の上面に、Ｙモータ保持台１７およびＹ方向ガイドレール４７を介してＹ方向に移動可能に保持されている。永久磁石４２を有するＹ方向モータ固定子４１と、図１に示す駆動コイル４４と可動アーム４３とを有するＹ方向可動子４５とから構成されている。
図３に示すように、Ｙ方向可動子４５の上部テーブル２１側にはブラケット４６が設けられ、Ｙ方向可動子４５のブラケット４６はボルト２３によって上部テーブル２１の上面に固定されている。上部テーブル２１は、Ｙ方向に延設されたＹ方向ガイドレール２２を介して、下部テーブル１３の上に保持されている。したがって、上部テーブル２１は下部テーブル１３と共にＸ方向に移動すると共に、下部テーブル１３の上面でＹ方向に移動することができるよう構成され、上部テーブル２１はＸＹの両方向に移動することができる。また、上部テーブル２１に固定されているＹ方向可動子４５も上部テーブル２１と共にＸＹ方向に移動することができるよう構成されている。
図１に示すように、Ｙ方向モータ固定子４１における磁場形成手段である永久磁石４２は、Ｙ方向モータ固定子４１の端部にまで亘って設けられており、その結果、永久磁石４２はＹ方向可動子４５の磁気作用部である駆動コイル４４のＸ方向の移動における全領域を覆っている。また、Ｙ方向モータ固定子４１の重量は、Ｙ方向可動子４５と上部テーブル２１とボンディングヘッド１０１との重量の合計より大きくなっている。
テーブル保持台１２には、下部テーブル１３の位置及び速度を検出する下部テーブルセンサ１８が取付けられ、下部テーブル１３の上面には、上部テーブル２１のＹ方向の位置および移動速度を検知するための上部テーブルセンサ１９が取付けられている。Ｙモータ保持台１７には、Ｙ方向モータ固定子４１の移動速度を検知するためのＹ方向モータ固定子速度センサ４８が取付けられている。また、Ｙ方向可動子４５を冷却するための冷却空気吹き出しノズル５５が設けられ、ノズル５５はその空気の吹き出し口が駆動コイル４４の方向となるように取り付けられている。
このように構成されたＸＹテーブル１０の動作について簡単に説明する。図示しない制御装置から、下部テーブル１３を所定位置に移動させるための位置指令信号が出力されると、Ｘ方向可動子３３がＸ方向に加速されて移動し、下部テーブル１３は、Ｘ方向ガイドレール１４に案内されてＸ方向に移動する。他方、Ｘ方向モータ固定子３１は、Ｘ方向ガイドレール３７に沿ってＸ方向に移動可能に設けられているので、Ｘ方向可動子３３および下部テーブル１３の駆動の反作用として、大きさの等しい逆向きの力を受け、下部テーブル１３の移動と反対方向に加速されて移動する。このように、Ｘ方向モータ固定子３１が下部テーブル１３の移動方向と逆方向に移動するので、架台１１に与えられる運動量は理論的にゼロとなり、架台１１の揺れはほとんど生じない。
そして、下部テーブル１３の位置及び速度は下部テーブルセンサ１８により検知され、制御装置にフィードバックされ、下部テーブル１３を所定位置に移動させるように、Ｘ方向モータ３０のコイル３４に電圧が供給され、その位置が制御される。また、Ｘ方向モータ固定子速度センサ３８によってＸ方向モータ固定子３１の位置と速度とが検出され、Ｘ方向モータ固定子３１の移動に消費される電力が補償され、補償された電力がコイル３４に入力される。
同様に、図示しない制御装置から、上部テーブル２１を所定位置に移動させるための位置指令信号が出力されると、Ｙ方向可動子４５がＹ方向に加速されて移動し、上部テーブル２１は、Ｙ方向ガイドレール２２に案内されてＹ方向に移動する。他方、Ｙ方向モータ固定子４１はＹ方向ガイドレール４７に沿ってＹ方向に移動可能に設けられているので、Ｙ方向可動子４５および上部テーブル２１の駆動の反作用として、大きさの等しい逆向きの力を受け、上部テーブル２１の移動と反対方向に加速されて移動する。このように、Ｙ方向モータ固定子４１が上部テーブル２１の移動方向と逆方向に移動するので、架台１１、テーブル保持台１２に与えられる運動量は理論的にゼロとなり、架台１１、テーブル保持台１２の揺れはほとんど生じない。
そして、上部テーブル２１の位置及び速度は上部テーブルセンサ１９により検知され、制御装置にフィードバックされ、上部テーブル２１を所定位置に移動させるように、Ｙ方向モータ４０の駆動コイル４４に電圧が供給され、その位置が制御される。また、Ｙ方向モータ固定子速度センサ４８によってＹ方向モータ固定子４１の位置と速度とが検出され、Ｙ方向モータ固定子４１の移動に消費される電力が補償され、補償された電力が駆動コイル４４に入力される。
以上説明したように、ＸＹテーブル１０はＸ方向モータ３０によって下部テーブル１３をＸ方向に駆動し、Ｙ方向モータ４０によって下部テーブル１３の上にＹ方向にスライド自在に取り付けられている上部テーブル２１をＹ方向に駆動することによって、上部テーブル２１をＸＹ方向に移動させる。そして、上部テーブル２１に固定されているＹ方向可動子４５は、上部テーブル２１のＸＹ方向への移動に伴ってＸＹ方向に移動する。
次に図４を参照しながらＹ方向可動子４５について説明する。Ｙ方向可動子４５はその一端に設けられたブラケット４６が上部テーブル２１に固定される扁平の四角筒型の可動アーム４３と、可動アーム４３に取り付けられた駆動コイル４４と、可動アーム４３先端に設けられたダイナミックダンパ５０とを含んでいる。Ｙ方向可動子４５の長手方向がＹ方向、Ｙ方向可動子４５の幅方向がＸ方向、Ｙ方向可動子４５の厚さ方向がＺ方向であり、可動アーム４３の幅はＷ1、その厚さはＨ1となっている。
可動アーム４３は、炭素繊維強化プラスチックの上板４３ａと下板４３ｂで幅方向両端に配置されたガラスエポキシ製のウェブ板４３ｃを挟み、上板４３ａと下板４３ｂの間の中央にはガラスエポキシ製のスペーサ４３ｄを挟んで、上板４３ａと下板４３ｂとをボルト及び接着剤で接合し、内部が中空となるようにしたものである。可動アーム４３の先端側のウェブ板４３ｃは切り欠かれて、可動アーム４３の両側面には開口４３ｅが設けられている。この開口４３ｅは可動アーム４３内部の空洞と連通している。また、可動アーム４３のブラケット４６と反対側の端面に取り付けられているダイナミックダンパ５０は可動アーム４３から張り出した平板５１と、平板５１の上面に取り付けられた錘５２を含んでいる。平板５１は可動アーム４３の内面にぴったりと嵌まり込んで平板５１と可動アーム４３とを接続する接続片を備えており、接続片は接着剤で可動アーム４３に固定されている。また、平板５１の錘５２と反対側の表面には振動を減衰させるための減衰材が貼り付けられている。減衰材は両面テープなどを貼り付けることとしてもよい。ダイナミックダンパ５０は錘５２の重量と減衰材とによってＹ方向可動子４５の振動のピークを分散させてＹ方向可動子４５の振動の発生を抑制する。
駆動コイル４４は、可動アーム４３の上板４３ａと下板４３ｂとの間に取り付けられ、その一部が可動アーム４３の側面の開口４３ｅから幅方向に突出している。駆動コイル４４は、三相交流の各相に対応する基本コアレスコイル４４１と２つの積層コアレスコイル４４２，４４３を重ね巻きとした重ね巻きコイルである。各コアレスコイル４４１，４４２，４４３の中央部分の巻き線は可動アーム４３の上板４３ａと下板４３ｂとの間にＹ方向に向かって略平行に互いに重なり合わないように並べて配置され、各コアレスコイル４４１，４４２，４４３のコイルエンドにあたる相互の渡り部分は可動アーム４３の幅方向に突出した位置になるよう構成されている。
より詳しくは、駆動コイル４４は、四角形の基本コアレスコイル４４１と２つの積層コアレスコイル４４２，４４３で構成されている。基本コアレスコイル４４１はＸＹ平面上で略同一形状の単位コアレスコイルである四角形の上側平コアレスコイル４４ａ，下側平コアレスコイル４４ｂを上下に二枚積層したもので、図４でＺ方向上側にある上側平コアレスコイル４４ａとＺ方向下側にある下側平コアレスコイル４４ｂは一体となって上下方向に折り曲げられている。積層コアレスコイル４４２，４４３は、いずれもＸＹ平面上で略同一形状の単位コアレスコイルである上側平コアレスコイル４４ｃ，４４ｅと下側平コアレスコイル４４ｄ，４４ｆをそれぞれ上下に二枚積層したものである。積層コアレスコイル４４２は、図４でＺ方向上側にある上側平コアレスコイル４４ｃとＺ方向下側にある下側平コアレスコイル４４ｄにより構成され、可動アーム４３のＹ方向の中心軸に対称となるようにＸ方向に互いにずらして配置されている。また、積層コアレスコイル４４３は、図４でＺ方向上側にある上側平コアレスコイル４４ｅとＺ方向下側にある下側平コアレスコイル４４ｆは可動アーム４３のＹ方向の中心軸に対称となるようにＸ方向に互いにずらして配置されている。つまり、積層コイル４４２，４４３の各平コアレスコイル（４４ｃ，４４ｄ）（４４ｅ，４４ｆ）はＸＹ面内では略同一形状で、各上側平コアレスコイル４４ｃ，４４ｅと各下側平コアレスコイル４４ｄ，４４ｆはそれぞれ可動アーム４３のＹ軸に対称となるよう、Ｘ方向に互いに反対方向にずらして配置している。そして、基本コアレスコイル４４１はその幅方向の中心が可動アーム４３のＹ方向中心に配置されていることから、駆動コイル４４の巻き線は可動アーム４３のＹ軸に対称となり、駆動コイル４４の推力中心と可動アーム４３のＹ方向の中心軸とが一致するよう構成されている。
各積層コアレスコイル４４２，４４３の各単位コアレスコイルである各平コアレスコイル（４４ｃ，４４ｄ）（４４ｅ，４４ｆ）は基本コアレスコイル４４１の異なる位置で基本コアレスコイル４４１（４４ａ，４４ｂ）を渡っている。そして、基本コアレスコイル４４１と各平コアレスコイル４４ｃ〜４４ｆとの各重なり部分は基本コアレスコイル４４１の厚さ方向に同一の範囲内にあり、各平コアレスコイル４４ｃ〜４４ｆの渡り部分の重なり厚さは、基本コアレスコイル４４１と各平コアレスコイル４４ｃ〜４４ｆとの厚さと同一またはそれよりも薄く、基本コアレスコイル４４１と各平コアレスコイル４４ｃ〜４４ｆとの重なり部分の厚みの範囲に配置されている。
図４から図７を参照して、各コアレスコイル４４１，４４２，４４３の渡り部分がどのように重ね合わせられているかを説明する。図５は駆動コイル４４を示す平面図であり、図５のＡ−ＡからＦ−Ｆ，Ｇ−ＧからＭ−ＭはそれぞれＹ方向、Ｘ方向の切断位置を示し、Ａ−ＡからＦ−Ｆの各断面は図６（ａ）から図６（ｆ）に示され、Ｇ−ＧからＭ−Ｍの各断面は図７（ｇ）から図７（ｍ）に示されている。なお、図５におけるＡからＭ近傍の矢印は図６（ａ）から図６（ｆ）、図７（ｇ）から図７（ｍ）に示す各断面を見る方向を示す。
図４、図５に示す様に、各コアレスコイル４４１，４４２，４４３はＹ方向に向かって積層コアレスコイル４４２、基本コアレスコイル４４１、積層コアレスコイル４４３の順に配置されている。図５に示すように、各コアレスコイル４４１，４４２，４４３は角が丸い四角環形状で、各コアレスコイル４４１，４４２，４４３を構成する上側、下側平コアレスコイル４４ａ〜４４ｆのＸＹ平面上での形状は略同一で、また、各平コアレスコイルの厚さｔで同一である。また、図６（ｂ）、図６（ｅ）、図７（ｈ）、図７（ｌ）に示すように、基本コアレスコイル４４１の上側、下側平コアレスコイル４４ａ，４４ｂは一体となって上下方向（Ｚ方向）に折り曲げられているので、図５の上では１つの四角環となってあらわされている。積層コアレスコイル４４２の長辺部分は基本コアレスコイル４４１のＹ方向マイナス側に基本コアレスコイル４４１の長辺部分と平行に配置され、基本コアレスコイル４４１の四角環内には積層コアレスコイル４４３の長辺部分と積層コアレスコイル４４２のもう一方の長辺部分が順次Ｙ方向に向かって並べられている。そして、積層コアレスコイル４４３のもう一方の長辺部分は基本コアレスコイル４４１の長辺部分よりもＹ方向プラス側に基本コアレスコイル４４１のもう１つの長辺部分と略平行に配置されている。各コアレスコイル４４１，４４２，４４３の各長辺部分は、Ｙ軸方向に延びる各短辺部分によってそれぞれ接続されている。
積層コアレスコイル４４２の上側平コアレスコイル４４ｃのＸ方向マイナス側の短辺は図５、図７（ｊ）、図６（ｃ）に示すように、基本コアレスコイル４４１の四角環内からマイナスＹ方向に延びて上側平コアレスコイル４４ａのＺ方向上側を渡ってＹ方向マイナス側に延びた後、Ｚ方向下側に曲がって、対となる下側平コアレスコイル４４ｄと一体となる。基本コアレスコイル４４１を渡る位置の基本コアレスコイル４４１（４４ａ，４４ｂ）と上側平コアレスコイル４４ｃとの重なり厚さＨ2は、各単位コイル（４４ａ〜４４ｆ）の厚さをｔとすると、３ｔ＝１．５×２ｔとなって、基本コアレスコイル４４１の厚さの１．５倍となる。そして、図６（ｆ）に示すように下側平コアレスコイル４４ｄと共に厚さ２ｔでＸ方向プラス側に延びる。上側平コアレスコイル４４ｃはＸ方向プラス側の最外周に達した後、Ｙ方向プラス側に向かって延びていく。そして、図６（ｃ）に示すように、Ｘ方向マイナス側に延びると共に、Ｚ方向上側に折り曲げられ、基本コアレスコイル４４１の上側平コアレスコイル４４ａの上を渡った後、下側に折り曲げられて再び下側平コアレスコイル４４ｄと共にＸ方向マイナス側に延びて元の位置に戻る。基本コアレスコイル４４１を渡る位置の基本コアレスコイル４４１（４４ａ，４４ｂ）と上側平コアレスコイル４４ｃとの重なり厚さＨ2は、３ｔ＝１．５×２ｔとなって、基本コアレスコイル４４１の厚さの１．５倍となる。また、中央部分は各上側平コアレスコイル４４ａ〜４４ｆの２枚分の厚さ＝基本コアレスコイル４４１の厚さ（各平コアレスコイル４４ａ，４４ｂ）の厚さの２ｔとなる。
積層コアレスコイル４４２の下側平コアレスコイル４４ｄのＹ方向プラス側の長辺は図５、図６（ｃ）、図７（ｇ）に示すように、基本コアレスコイル４４１の四角環内からマイナスＸ方向に延びて上側に向かって２段階に折れ曲がった後、上側平コアレスコイル４４ａのＺ方向上側を渡ってＸ方向マイナス側に延びる。基本コアレスコイル４４１を渡る位置の基本コアレスコイル４４１（４４ａ，４４ｂ）と下側平コアレスコイル４４ｄとの重なり厚さは３ｔ＝１．５×２ｔとなって、基本コアレスコイル４４１の厚さの１．５倍となる。そして、Ｚ方向下側に曲がって、積層コアレスコイル４４３の下側平コアレスコイル４４ｆと重なりＸ方向プラス側の最外周に達した後、図７（ｇ）に示すように水平にＹ方向マイナス側に延びる。そして、図６（ｆ）に示すように、Ｙ方向マイナス側の最外周に達した後、Ｘ方向プラス側に延びると共に、Ｚ方向下側に折り曲げられ、図７（ｋ）に示すように、基本コアレスコイル４４１の上側平コアレスコイル４４ａの上を渡った後、下側に折り曲げられて上側平コアレスコイル４４ｃの下側にもぐりこんで上側平コアレスコイル４４ｃと共にＸ方向マイナス側に延びて元の位置に戻る。
積層コアレスコイル４４３の上側平コアレスコイル４４ｅのＸ方向マイナス側の短辺は図５、図７（ｊ）、図６（ｂ）に示すように、基本コアレスコイル４４１の四角環内からプラスＹ方向に延びて下側平コアレスコイル４４ｂのＺ方向下側を渡ってＹ方向プラス側に延びた後、Ｚ方向上側に曲がって、対となる下側平コアレスコイル４４ｆと一体となる。基本コアレスコイル４４１を渡る位置の基本コアレスコイル４４１（４４ａ，４４ｂ）と上側平コアレスコイル４４ｅとの重なり厚さＨ2は、３ｔ＝１．５×２ｔとなって、基本コアレスコイル４４１の厚さの１．５倍となる。そして、図６（ａ）に示すように下側平コアレスコイル４４ｆと共にＸ方向プラス側に延びる。上側平コアレスコイル４４ｅは下側に向かって折り曲げられた後、Ｘ方向プラス側の最外周に達した後、Ｙ方向マイナス側に向かって延びていく。そして、図７（ｍ）に示すように、水平にＹ方向マイナス側に延びる。そして、図６（ｄ）に示すように、下側に折り曲げられて基本コアレスコイル４４１の下側平コアレスコイル４４ｂの下側を渡った後、二段階に上側に向かって折り曲げられ、下側平コアレスコイル４４ｆと合わさってＸ方向マイナス側に延びると共に、下側に折り曲げられて積層コアレスコイル４４２の上側平コアレスコイル４４ｃの下側にもぐりこんでＹ方向プラス側に延びて元の位置に戻る。この構成において、図６（ｄ）、図７（ｊ）に示すように、基本コアレスコイル４４１を渡る位置の基本コアレスコイル４４１（４４ａ，４４ｂ）と上側平コアレスコイル４４ｅとの重なり厚さは３ｔ＝１．５×２ｔとなって、基本コアレスコイル４４１の厚さの１．５倍となる。また、中央部分は各上側平コアレスコイル４４ａ〜４４ｆの２枚分の厚さ＝基本コアレスコイル４４１の厚さ（各平コアレスコイル４４ａ，４４ｂ）の厚さの２ｔとなる。
積層コアレスコイル４４３の下側平コアレスコイル４４ｆのＹ方向マイナス側の長辺は図５、図６（ｄ）に示すように、基本コアレスコイル４４１の四角環内からマイナスＸ方向に延びて下側に向かって折れ曲がった後、下側平コアレスコイル４４ｂのＺ方向下側を渡ってＸ方向マイナス側に延びる。基本コアレスコイル４４１を渡る位置の基本コアレスコイル４４１（４４ａ，４４ｂ）と下側平コアレスコイル４４ｆとの重なり厚さＨ2は、３ｔ＝１．５×２ｔとなって、基本コアレスコイル４４１の厚さの１．５倍となる。そして、Ｚ方向上側に折れ曲がって、積層コアレスコイル４４２の上側平コアレスコイル４４ｄと重なりＹ方向プラス側の最外周に達した後、図６（ａ）に示すように水平にＸ方向マイナス側に延びる。そして、図７（ｋ）に示すように、Ｘ方向マイナス側に延びると共に、Ｚ方向下側に折り曲げられ、基本コアレスコイル４４１の下側平コアレスコイル４４ｂの下を渡った後、上側平コアレスコイル４４ｅの下側にもぐりこんで上側平コアレスコイル４４ｅと共にＸ方向マイナス側に延びて元の位置に戻る。
以上説明したように、各積層コアレスコイル４４２，４４３は上側平コアレスコイル４４ｃ，４４ｅ、下側平コアレスコイル４４ｄ，４４ｆをそれぞれＸ方向にずらして配置し、厚みが半分となっている上側平コアレスコイル４４ｃ，４４ｅ、下側平コアレスコイル４４ｄ，４４ｆで基本コアレスコイル４４１の上あるいは下を渡るようにしているので、基本コアレスコイル４４１を渡る位置の基本コアレスコイル４４１（４４ａ，４４ｂ）と上側、下側平コアレスコイル４４ｃ〜４４ｆとの重なり厚さＨ2は、３ｔ＝１．５×２ｔとなる。また、図６（ｂ）、図６（ｄ）に示すように厚さＨ2は、駆動コイル４４のＺ方向の中心線に対して上下対称となっており、片側に１．５ｔずつ突出している。したがって、中央部の上側、下側に同一厚さの可動アーム４３の上板４３ａと下板４３ｂを取り付けると、Ｙ方向可動子４５全体のＺ方向の厚さの最大値をもっとも小さくすることができる。このとき、可動アーム４３の上板４３ａと下板４３ｂの厚さが各平コアレスコイルの厚さｔの半分の０．５ｔとすると、可動子４５の中央部の厚さは平コアレスコイルの重なり厚さの２ｔの上板４３ａと下板４３ｂの合計厚さｔを足した３ｔとなり、図４に示す可動アーム４３の厚さＨ1は基本コアレスコイル４４１（４４ａ，４４ｂ）と各平コアレスコイル４４ｃ〜４４ｆとの重なり厚さＨ2と同一厚さとなる。
さらに、各上側、下側平コアレスコイル４４ａ〜４４ｆが重なる位置は図６（ａ）から図６（ｆ）に示すように厚さＨ2の範囲内となるので、重なり合う部分が駆動コイル４４のＺ方向の中心線から片側に１．５ｔ以上突出することがなく、全体厚さを薄くすることができる。このため、ＸＹテーブルのようにＹ方向可動子４５がＸＹ方向に移動する場合でもＹ方向モータ４０の固定子の永久磁石４２のＺ方向の間隔を狭く維持することができるので、推力の低下を抑制した交流リニアモータとすることができる。
また、本実施形態では、各コアレスコイル４４１，４４２，４４３を重ね巻きとし、各コアレスコイル４４１，４４２，４４３をオーバーラップさせているので磁極ピッチを小さくして磁束密度を大きくして推力の低下を抑制することができるので、駆動コイル４４の重量の増加を抑制しつつＹ方向のストロークを拡大することができる。また、重ね巻きとすることによって駆動コイル４４のＹ方向長さを短くすることができることから、Ｙ方向可動子４５全体の固有振動数を高く保つことができ、Ｙ方向可動子４５の振動を抑制し、ボンディング品質の低下を抑制することができる。さらに、各コアレスコイル４４１，４４２，４４３の渡り部分が可動アーム４３の幅方向に突出していること、及び可動アーム４３の開口４３ｅから可動アーム４３の内部にノズル５５から吹き出した冷却空気を送ることができるので、各コアレスコイル４４１，４４２，４４３の冷却が容易となる。
以上説明した本実施形態では、基本コアレスコイル４４１はＸＹ平面上で略同一形状の四角形の上側平コアレスコイル４４ａ，下側平コアレスコイル４４ｂを上下に二枚積層したもので、図４でＺ方向上側にある上側平コアレスコイル４４ａとＺ方向下側にある下側平コアレスコイル４４ｂは一体となって上下方向に折り曲げられていることとして説明したが、上側、下側平コアレスコイル４４ａ，４４ｂが別々に上下に折り曲げられて、各積層コアレスコイル４４２，４４３の上側、下側平コアレスコイル４４ｃ〜４４ｆが基本コアレスコイル４４１の上側、下側平コアレスコイル４４ａ，４４ｂの間を渡るように構成してもよいし、逆に、上側、下側平コアレスコイル４４ａ，４４ｂのように２層とせず、一枚の板によって構成するようにしてもよい。また、各上側、下側平コアレスコイル４４ａ〜４４ｆのコイルエンドにあたる相互の渡り部分の折り重ね方は実施形態に限定されるものではなく、さまざまな折り重ね方であってもよい。更に、本実施形態では、各コアレスコイル４４１，４４２，４４３は２層として説明したが、積層数は偶数であって、駆動コイル４４の推力中心と可動アーム４３のＹ方向の中心軸とが一致するよう構成できれば、４層でも６層でもよい。
本実施形態では、本発明をＹ方向可動子４５に適用した例について説明したが、図８に示すＸＹテーブル１０ように、Ｘ方向モータ７０、Ｙ方向モータ８０の構成が図１に示した実施形態と逆になっていていてもよい。この場合、Ｘ方向モータ７０の可動子が図４に示したような重ね巻きのコイルによって構成されている。
本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲により規定されている本発明の技術的範囲ないし本質から逸脱することない全ての変更及び修正を包含するものである。
１０ ＸＹテーブル、１１ 架台、１２ テーブル保持台、１３ 下部テーブル、１４，３７ Ｘ方向ガイドレール、１６，３６，４６ ブラケット、１７ Ｙモータ保持台、１８ 下部テーブルセンサ、１９ 上部テーブルセンサ、２１ 上部テーブル、２２，４７ Ｙ方向ガイドレール、２３ ボルト、３０，７０ Ｘ方向モータ、３１ Ｘ方向モータ固定子、３２，４２ 永久磁石、３３ Ｘ方向可動子、３４ コイル、３８ Ｘ方向モータ固定子速度センサ、４０，８０ Ｙ方向モータ、４１ Ｙ方向モータ固定子、４３ 可動アーム、４３ａ 上板、４３ｂ 下板、４３ｃ ウェブ板、４３ｄ スペーサ、４３ｅ 開口、４４ 駆動コイル、４４ａ，４４ｃ，４４ｅ 上側平コアレスコイル、４４ｂ，４４ｄ，４４ｆ 下側平コアレスコイル、４５ Ｙ方向可動子、４７ Ｙ方向ガイドレール、４８ Ｙ方向モータ固定子速度センサ、５０ ダイナミックダンパ、５１ 平板、５２ 錘、５５ ノズル、１００ ワイヤボンディング装置、１０１ ボンディングヘッド、１０２ ボンディングアーム、１０３ キャピラリ、４４１ 基本コアレスコイル、４４２，４４３ 積層コアレスコイル。

Claims (5)

  1. 同一平面内で互いに直交する第１の方向と第２の方向の２つの方向に移動する２方向移動テーブルであって、
    第１の方向にガイドされ、第１のモータによって第１の方向に駆動される第１のテーブルと、
    第１のテーブルの上面に設けられた第２の方向ガイドによって第２方向にガイドされ、第１のテーブルと共に第１の方向に駆動されると共に第２のモータによって第２の方向にも駆動される第２のテーブルと、
    一端が第２のテーブルに固定されて第２の方向に延び、第２のテーブルと共に第１及び第２の方向に移動する可動アームと、
    可動アーム内に取り付けられ、その一部が可動アームの幅方向に突出する駆動コイルと、を有し、
    駆動コイルは、複数のコアレスコイルの中央部分が第２の方向に沿って可動アーム内に並べて配置され、各コアレスコイル相互の渡り部分が可動アームから突出した部分に配置されている重ね巻きコイルであり、
    基本コアレスコイルと、
    基本コアレスコイルの厚さ方向に複数の単位コアレスコイルを積層した少なくとも２つの積層コアレスコイルと、を備え、
    各積層コアレスコイルの各単位コアレスコイルは基本コアレスコイルの異なる位置で基本コアレスコイルを渡り、基本コアレスコイルと各単位コアレスコイルとの各重なり部分は、基本コアレスコイルの厚さ方向の中心から積層方向の両側にそれぞれ所定距離だけ離れて基本コアレスコイルの表面に沿った２つの平面の間に位置し、
    各単位コアレスコイル同士の渡り部分の重なり厚さは、基本コアレスコイルと単位コアレスコイルとの重なり部分の厚さと同一またはそれよりも薄いこと、
    を特徴とする２方向移動テーブル。
  2. 請求項１に記載の２方向移動テーブルであって、
    各積層コアレスコイルの各単位コアレスコイルの積層数は偶数で、それぞれ同数ずつの単位コアレスコイルを第１の方向に相互にずらして可動アームの第２の方向に沿った中心線に対称に配置すること、
    を特徴とする２方向移動テーブル。
  3. 請求項１または２に記載の２方向移動テーブルであって、
    基本コアレスコイルは厚さ方向に複数層に積層されていること、
    を特徴とする２方向移動テーブル。
  4. 請求項３に記載の２方向移動テーブルであって、
    単位コアレスコイルは、基本コアレスコイルの層間を渡っていること、
    を特徴とする２方向移動テーブル。
  5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の２方向移動テーブルであって、
    各積層コアレスコイルは単位コアレスコイルを２枚ずつ積層したものであり、各単位コアレスコイルの厚さは基本コアレスコイルの厚さの１／２であり、
    基本コアレスコイルと単位コアレスコイルとの重なり部分の厚さは、基本コアレスコイルの厚さの１．５倍であり、
    所定距離は基本コアレスコイルの厚さの１．５倍の長さであること、
    を特徴とする２方向移動テーブル。
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