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発明の名称 駆動用モ−タの特性監視方法及び装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−18480
公開日 平成11年(1999)1月22日
出願番号 特願平9−165842
出願日 平成9年(1997)6月23日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦 (外6名)
発明者 池田 弘行
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 駆動用モ−タに入力される電流の波形に応じて可動部が移動する機構部と、上記電流を検出する電流検出手段と、上記可動部に加わる荷重を検出する荷重検出手段と、上記電流検出手段の周波数特性及び荷重検出手段により検出された荷重の周波数特性を解析し伝達関数を算出する伝達関数算出手段と、この伝達関数算出手段により検出された伝達関数と過去に解析した伝達関数とを比較する比較手段とを具備したことを特徴とする駆動用モ−タの特性監視装置。
【請求項2】 駆動用モ−タに入力される電流の波形に応じて可動部が移動する機構部と、上記電流を検出する電流検出手段と、上記可動部に加わる荷重を検出する荷重検出手段と、上記電流検出手段の周波数特性及び荷重検出手段により検出された荷重の周波数特性を解析し伝達関数を算出する伝達関数算出手段と、この伝達関数算出手段により検出された伝達関数と過去に解析した伝達関数とを比較する比較手段と、この比較手段により得られた比較結果を用いて変動の有無を判断する判断手段とを具備したことを特徴とする駆動用モ−タの特性監視装置。
【請求項3】 駆動用モ−タに入力される電流の波形に応じて可動部が移動する機構部と、上記電流を検出する電流検出手段と、上記可動部に加わる荷重を検出する荷重検出手段と、上記電流検出手段の周波数特性及び荷重検出手段により検出された荷重の周波数特性を解析し伝達関数を算出する伝達関数算出手段と、この伝達関数算出手段により検出された伝達関数と過去に解析した伝達関数とを比較する比較手段と、この比較手段の比較結果に応じて上記機構部に応じて上記可動部に加える電流を自動校正する自動校正手段とを具備したことを特徴とする駆動用モ−タの特性監視装置。
【請求項4】 上記機構部はワイヤボンディング機構部であることを特徴とする請求項1ないし3記載の駆動用モ−タの特性監視装置。
【請求項5】 駆動用モ−タに入力される電流の波形に応じて可動部が移動する機構部の上記電流を検出する電流検出工程と、上記可動部に加わる荷重を検出する荷重検出工程と、上記電流検出工程により検出された周波数特性及び荷重検出工程により検出された荷重の周波数特性を解析し伝達関数を算出する伝達関数算出工程と、この伝達関数算出工程により検出された伝達関数と過去に解析した伝達関数とを比較する比較工程とを具備したことを特徴とする駆動用モ−タの特性監視方法。
【請求項6】 駆動用モ−タに入力される電流の波形に応じて可動部が移動する機構部の上記電流を検出する電流検出工程と、上記可動部に加わる荷重を検出する荷重検出工程と、上記電流検出工程により検出された電流の周波数特性及び上記荷重検出工程により検出された荷重の周波数特性を解析し伝達関数を算出する伝達関数算出工程と、この伝達関数算出工程により検出された伝達関数と過去に解析した伝達関数とを比較する比較工程と、この比較工程により得られた比較結果を用いて変動の有無を判断する判断工程とを具備したことを特徴とする駆動用モ−タの特性監視方法。
【請求項7】 駆動用モ−タに入力される電流の波形に応じて可動部が移動する機構部の上記電流を検出する電流検出工程と、上記可動部に加わる荷重を検出する荷重検出工程と、上記電流検出工程により検出された電流の周波数特性及び上記荷重検出工程により検出された荷重の周波数特性を解析し伝達関数を算出する伝達関数算出工程と、この伝達関数算出工程により検出された伝達関数と過去に解析した伝達関数とを比較する比較工程と、この比較工程の比較結果に応じて上記機構部に応じて上記可動部に加える電流を自動校正する自動校正工程とを具備したことを特徴とする駆動用モ−タの特性監視方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は例えばワイヤボンダのボンディング時における印加荷重を校正する駆動用モ−タの特性監視装置及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来において、ワイヤボンダ装置でのキャピラリ先端の印加荷重の校正は、テンションゲ−ジを用いてワイヤボンダに静的な荷重制御を行わせることにより、キャプラリ先端にテンションゲ−ジを押し当てて実荷重を測定し、各測定値を装置に人手で入力していた。
【0003】装置側では入力された数値(実荷重)と現在設定されている荷重とを比較して補正係数を求め、指令荷重と実荷重が一致して制御されるように内部で校正を行っている。
【0004】また、加工や組立の作用点における荷重などの出力の経時変化や異常の監視は、変動が生じた際には、周波数成分にも変動をきたすということから、その作用点での出力のみを計測し、FFT(高速フ−リエ変換)やウェ−ブレットなどの周波数(時間)解析方法を用いて、その出力変動の判断をしていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来において、ワイヤボンダ装置でのキャピラリ先端の印加荷重の校正は、テンションゲ−ジも人が読みとるため、測定値にばらつきや誤差が生じ、精度や正確さに欠ける面がある。
【0006】さらに、装置の作用点における特性変動を判断するために、従来技術ではその作用点の出力のみを計測し、その解析(周波数解析等)の結果から経時変化や異常の判断をしていた。
【0007】しかし、この従来の方法では、入力に着目していないため変動原因が特定できないという問題があった。すなわち、入力側の変動(装置の制御設定値変動)であるか、装置の入出力間における機械的変動なのか要因を特定できないという問題があった。
【0008】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は、駆動用モ−タに入力される電流の波形に応じて可動部が移動する機構部に、その駆動用モ−タに入力する電流及び可動部で検出される荷重の入出力の解析を行い、可動部に与える荷重指令値と制御指令値とを一致させるようにした駆動用モ−タの特性監視方法及び装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に係わる駆動用モ−タの特性監視装置は、駆動用モ−タに入力される電流の波形に応じて可動部が移動する機構部と、上記電流を検出する電流検出手段と、上記可動部に加わる荷重を検出する荷重検出手段と、上記電流検出手段の周波数特性及び荷重検出手段により検出された荷重の周波数特性を解析し伝達関数を算出する伝達関数算出手段と、この伝達関数算出手段により検出された伝達関数と過去に解析した伝達関数とを比較する比較手段とを具備したことを特徴とする。
【0010】請求項2に係わる駆動用モ−タの特性監視装置は、駆動用モ−タに入力される電流の波形に応じて可動部が移動する機構部と、上記電流を検出する電流検出手段と、上記可動部に加わる荷重を検出する荷重検出手段と、上記電流検出手段の周波数特性及び荷重検出手段により検出された荷重の周波数特性を解析し伝達関数を算出する伝達関数算出手段と、この伝達関数算出手段により検出された伝達関数と過去に解析した伝達関数とを比較する比較手段と、この比較手段により得られた比較結果を用いて変動の有無を判断する判断手段とを具備したことを特徴とする。
【0011】請求項3に係わる駆動用モ−タの特性監視装置は、駆動用モ−タに入力される電流の波形に応じて可動部が移動する機構部と、上記電流を検出する電流検出手段と、上記可動部に加わる荷重を検出する荷重検出手段と、上記電流検出手段の周波数特性及び荷重検出手段により検出された荷重の周波数特性を解析し伝達関数を算出する伝達関数算出手段と、この伝達関数算出手段により検出された伝達関数と過去に解析した伝達関数とを比較する比較手段と、この比較手段の比較結果に応じて上記機構部に応じて上記可動部に加える電流を自動校正する自動校正手段とを具備したことを特徴とする。
【0012】請求項4に係わる駆動用モ−タの特性監視装置は、請求項1ないし3の機構部はボンディング機構部であることを特徴とする。請求項5に係わる駆動用モ−タの特性監視方法は、駆動用モ−タに入力される電流の波形に応じて可動部が移動する機構部の上記電流を検出する電流検出工程と、上記可動部に加わる荷重を検出する荷重検出工程と、上記電流検出工程により検出された周波数特性及び荷重検出工程により検出された荷重の周波数特性を解析し伝達関数を算出する伝達関数算出工程と、この伝達関数算出工程により検出された伝達関数と過去に解析した伝達関数とを比較する比較工程とを具備したことを特徴とする。
【0013】請求項6に係わる駆動用モ−タの特性監視方法は、駆動用モ−タに入力される電流の波形に応じて可動部が移動する機構部の上記電流を検出する電流検出工程と、上記可動部に加わる荷重を検出する荷重検出工程と、上記電流検出工程により検出された電流の周波数特性及び上記荷重検出工程により検出された荷重の周波数特性を解析し伝達関数を算出する伝達関数算出工程と、この伝達関数算出工程により検出された伝達関数と過去に解析した伝達関数とを比較する比較工程と、この比較工程により得られた比較結果を用いて変動の有無を判断する判断工程とを具備したことを特徴とする。
【0014】請求項7に係わる駆動用モ−タの特性監視方法は、駆動用モ−タに入力される電流の波形に応じて可動部が移動する機構部の上記電流を検出する電流検出工程と、上記可動部に加わる荷重を検出する荷重検出工程と、上記電流検出工程により検出された電流の周波数特性及び上記荷重検出工程により検出された荷重の周波数特性を解析し伝達関数を算出する伝達関数算出工程と、この伝達関数算出工程により検出された伝達関数と過去に解析した伝達関数とを比較する比較工程と、この比較工程の比較結果に応じて上記機構部に応じて上記可動部に加える電流を自動校正する自動校正工程とを具備したことを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の第1の実施の形態について説明する。図1はボンディング装置の概略構成を示す図である。図1において、図1のAにおいて示すモ−タ電流は、ワイヤボンディング装置11に供給される。
【0016】このワイヤボンディング装置11には、ボンディングヘッド12が設けられている。13はキャピラリである。基台14にはチップ載置台15が設けられている。このチップ載置台15にはロ−ドセル16が載置されている。このロ−ドセル16には、キャピラリ13の先端部13aにより押圧される受部17が設けられている。
【0017】ところで、モ−タ電流Aはボンディングヘッド12を駆動するモ−タ(図示しない)を駆動する電流である。このモ−タ電流Aにより、ボンディングヘッド12の移動及びキャピラリ13の先端部13aの受部17への荷重が制御される。
【0018】本来、ロ−ドセル16が載置される位置には、半導体チップが載置される。また、前述したモ−タ電流Aの周波数特性は高速フ−リエ変換(FFT)18により解析される。
【0019】さらに、ロ−ドセル16により検出された圧力は、増幅器(Amp.)19により増幅される。この増幅器19の出力は高速フ−リエ変換(FFT)20により周波数特性が解析される。
【0020】つまり、高速フ−リエ変換18により入力信号としてのモ−タ電流が各周波数成分が解析される。さらに、高速フ−リエ変換20により荷重を示す荷重信号Bの周波数特性が解析される。
【0021】高速フ−リエ変換18で解析されたモ−タ電流Aを周波数分析した信号i−fftを、高速フ−リエ変換20で解析された荷重信号Bを周波数分析した信号f−fftは、それぞれ伝達関数算出部21に送られ、伝達関数が次式で算出する。
【0022】つまり、この伝達関数算出部21により算出された伝達関数は図2に示すようになる。この図2において、この伝達関数の低周波部でゲインが一定となっている部分Cは、低周波のゲインを示す。
【0023】さらに、この伝達関数の高周波部の部分Dでゲインが変動する。次に、上記のように構成された本発明の第1の実施の形態の動作について図1及び図3のフロ−チャ−トを参照して説明する。
【0024】まず、ロ−ドセル16を基台14のチップ載置台15に載置する。そして、ボンディングヘッド12のモ−タ(図示しない)にモ−タ電流Aを流す。このモ−タにモ−タ電流Aが流れるとキャピラリ13の先端部13aは受部17を押圧する。キャピラリ13の先端部13aによる受部17への押圧により、ロ−ドセル16から受部17に加えられた圧力に比例した荷重出力Bが出力される。
【0025】そして、モ−タ電流Aはロ−パスフィルタにより高周波成分がカットされる(ステップS1)。次に、FFT18によりモ−タ電流Aの周波数特性が解析される(ステップS2)。
【0026】また、荷重出力Bはロ−パスフィルタにより高周波成分がカットされる(ステップS3)。次に、FFT20により荷重出力Bの周波数特性が解析される(ステップS4)。
【0027】そして、ステップS4で計算された荷重出力Bの周波数特性をステップS2で計算されたモ−タ電流Aの周波数特性を除算することにより、伝達関数を演算する(ステップS5)。
【0028】そして、この演算結果をメモリ(図示しない)に保存する(ステップS6)。そして、そのメモリ(図示しない)に記憶させておいた一世代前の伝達関数と現在計算された伝達関数とが比較される(ステップS7)。
【0029】そして、パタ−ン認識等により2つの伝達関数の変動の有無が判断される(ステップS8)。そして、この2つ伝達関数の変動をみることにより、キャピラリ13の異常や経時変化を判断することができる。
【0030】例えば、図4(A)に示す過去(一世代前)の伝達関数と、図4(B)に示す現在の伝達関数を比較した場合に、伝達関数の低い周波数では、ゲインの変化はほとんど変動がみられないが、衝撃力に影響を与えている高い周波数領域Zでは、ゲインの上昇がみられた。つまり、高い周波数領域Zにおいて、ゲインが50[dB]から55[dB]にゲインが上昇している。
【0031】このような高い周波数領域Zでのゲインの上昇の原因として、モ−タの回転にひっかかりがあり、そのひっかかりが抜けた瞬間に、ロ−ドセル16に対して加えられる圧力が上昇することが起因している。
【0032】このようにして、特定の領域のゲインの変動をみることにより、ボンディングヘッド12等の異常を検知することができる。次に、本発明の第2の実施の形態について図5乃至図7を参照して説明する。図5はボンディング装置の概略構成を示す図である。図5において、31はモ−タ制御部である。このモ−タ制御部30はモ−タ電流Eをボンディング装置31に供給する。
【0033】このボンディング装置31には、ボンディングヘッド32が設けられてている。33はキャプラリである。基台34にはチップ載置台35が設けられている。このチップ載置台35にはロ−ドセル36が載置されている。このロ−ドセル36には、キャピラリ33の先端部33aにより押圧される受部37が設けられている。
【0034】ところで、モ−タ電流Eはボンディングヘッド32を駆動するモ−タ(図示しない)を駆動する電流である。このモ−タ電流Eにより、ボンディングヘッド32の移動及びキャピラリ33の先端部33aの受部37への押圧力が制御される。
【0035】本来、ロ−ドセル36が載置される位置には、半導体チップが載置される。また、前述したモ−タ電流Eの周波数特性は高速フ−リエ変換(FFT)38により解析される。
【0036】さらに、ロ−ドセル36により検出された圧力は、増幅器(Amp.)39により増幅される。この増幅器39の出力は高速フ−リエ変換(FFT)40により周波数特性が解析される。
【0037】つまり、高速フ−リエ変換38により入力信号としてのモ−タ電流が各周波数成分が解析される。さらに、高速フ−リエ変換40により荷重を示す荷重信号Bの周波数特性が解析される。
【0038】高速フ−リエ変換38で解析されたモ−タ電流Aを周波数分析した信号i−fftを、高速フ−リエ変換40で解析された荷重信号Bを周波数分析した信号f−fftは、それぞれ伝達関数算出部41に送られ、伝達関数が次式で算出する。
【0039】つまり、この伝達関数算出部41により算出された伝達関数はGに示すようになる。
G=(f−fft)/(i−fft)
この伝達関数算出部41で演算された比率は、各周波数成分における入出力の比となる。
【0040】そして、演算された信号直流成分の比率(以下、補正係数と称する)をモ−タ制御部30にフィ−ドバックし、ユ−ザが指定する荷重と実荷重が一致するように自動的に補正係数を更新する。
【0041】次に、上記のように構成された本発明の第2の実施の形態の動作について図6のフロ−チャ−ト及び図7を参照して説明する。まず、ロ−ドセル36を基台34のチップ載置台35に載置する。そして、ボンディングヘッド32のモ−タ(図示しない)にモ−タ電流Eをモ−タ制御部30の制御により流す。このモ−タにモ−タ電流Eが流れるとキャピラリ33の先端部33aは受部37を押圧する。キャピラリ33の先端部33aによる受部37への押圧により、ロ−ドセル36から受部37に加えられた圧力に比例した荷重出力Fが出力される。
【0042】そして、モ−タ電流Eはロ−パスフィルタにより高周波成分がカットされる(ステップS11)。次に、FFT38によりモ−タ電流Eの周波数特性が解析される(ステップS12)。
【0043】また、荷重出力Fはロ−パスフィルタにより高周波成分がカットされる(ステップS13)。次に、FFT40により荷重出力Bの周波数特性が解析される(ステップS14)。
【0044】そして、ステップS14で計算された荷重出力Bの周波数特性をステップS12で計算されたモ−タ電流Eの周波数特性を除算することにより、比率を演算する(ステップS15)。
【0045】そして、この演算結果(つまり、比率)をメモリ(図示しない)に保存する(ステップS16)。そして、補正係数を更新する。つまり、ユ−ザが指定する荷重と実荷重が一致するように、自動的に補正係数を更新する(ステップS17)。
【0046】図7(A)にモ−タ電流EをFFT38で周波数解析した結果を示し、図7(B)に荷重出力FをFFT40で周波数解析した結果を示し、図7(C)に比率結果を示しておく。図7(C)の直流部分(横軸0Hz近傍)での比率が、補正係数となる。
【0047】そして、荷重制御部の荷重指令を実際に更新することにより、装置が校正され、指令荷重値と実荷重値が一致するようになる。なお、上記実施の形態では、ワイヤボンディング装置について説明したが、TAB装置等についても同様に適用することができる。
【0048】
【発明の効果】請求項1及び請求項5記載の発明によれば、駆動用モ−タに入力される電流の周波数特性と可動部に加わる荷重の周波数特性を解析して、伝達関数を算出し、この伝達関数と過去に解析した伝達関数とを比較するようにしたので、特性の変動を監視することができる。
【0049】請求項2及び請求項6記載の発明によれば、駆動用モ−タに入力される電流の周波数特性と可動部に加わる荷重の周波数特性を解析して、伝達関数を算出し、この伝達関数と過去に解析した伝達関数とを比較して、変動の有無を判断するようにしたので、特性の変動の有無を監視することができる。
【0050】請求項3及び請求項7記載の発明によれば、駆動用モ−タに入力される電流の周波数特性と可動部に加わる荷重の周波数特性を解析して、伝達関数を算出し、この伝達関数と過去に解析した伝達関数とを比較して、可動部に加える電流を自動的に校正するようにしたので、荷重変動を自動的に校正することができる。




 

 


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