JPH1118480A - 駆動用モ−タの特性監視方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 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12と、上記電流を検出す
る電流検出手段Ａと、上記可動部に加わる荷重を検出す
る荷重検出手段Ｂ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Ｓ５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Ｓ７とを具備した
ことを特徴とする。

Description

【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１
１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１
３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１
２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１
６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Ｓ
７）。

【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３
０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０
Hz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、ＴＡ
Ｂ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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係わるボンディン
グ装置の概略構成を示す図。

【図２】同実施の形態に係わる伝達関数を示す図。

【図３】駆動用モ−タの特性監視方法を説明するための
フロ−チャ−ト。

【図４】衝撃力を変化した場合の伝達関数を示す図。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係わるボンディン
グ装置の概略構成を示す図。

【図６】駆動用モ−タの特性監視方法を説明するための
フロ−チャ−ト。

【図７】同実施の形態に係わるモ−タ電流、荷重出力、
比率を表す図。

【符号の説明】

１１…ボンディング装置 １２…ボンディングヘッド １３…キャピラリ １４…基台 １５…チップ載置台 １６…ロ−ドセル １７…受部 １８，２０…高速フ−リエ変換 １９…増幅器 ２１…伝達関数算出部。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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。
6. 【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。
7. 【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。